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空间微重力环境下脑内神经化学物质响应的研究进展

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生命科学 2024年

作者：侯莉娟张永祺杨昕陈善广毛兰群北京师范大学体育与运动学院中国航天员科研训练中心人因工程全国重点实验室北京师范大学化学学院

2023年我国天宫空间站建设完成，空间站为探索宇宙及开展航天科学实验搭建了平台。大脑作为高级认知功能的调控中枢，在空间微重力等特殊环境下产生适应性变化保障航天员长时间太空任务的执行，脑内神经化学递质是大脑稳态重塑中的关键... 详细信息

2023年我国天宫空间站建设完成，空间站为探索宇宙及开展航天科学实验搭建了平台。大脑作为高级认知功能的调控中枢，在空间微重力等特殊环境下产生适应性变化保障航天员长时间太空任务的执行，脑内神经化学递质是大脑稳态重塑中的关键调节物质，所以解析微重力环境下脑内神经化学物质的响应特征，能够为航天员健康及后续载人登月、深空探测等任务顺利实施提供理论参考。本文综述了空间环境下脑机制研究的动物实验平台现状，以及脑内主要神经化学物质失重响应的相关研究，并分析了活体脑神经化学分析方法的新原理及应用，为未来我国空间站开展脑科学的神经化学活体研究和相关技术平台的搭建提供参考。

关键词：空间微重力神经化学大脑多巴胺活体原位电化学

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空间微重力经济发展前景

卫星应用 2023年第7期 59-62页

作者：刘洁李明谷巍中国长城工业集团有限公司中国空间技术研究院卫星应用总体部

2022年6月,麦肯锡公司发布《微重力的潜力:各行业如何投资航天》报告[1],对空间微重力的地面应用潜力和经济前景进行了分析。报告结论认为,制药、美容与个人护理、食品与营养、半导体等行业在利用空间微重力环境开发新产品、提升产品性... 详细信息

2022年6月,麦肯锡公司发布《微重力的潜力:各行业如何投资航天》报告[1],对空间微重力的地面应用潜力和经济前景进行了分析。报告结论认为,制药、美容与个人护理、食品与营养、半导体等行业在利用空间微重力环境开发新产品、提升产品性能和缩短研发周期等方面预计将取得重大突破。

关键词：经济发展前景麦肯锡公司开发新产品空间微重力个人护理缩短研发周期半导体食品与营养

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空间微重力环境地面模拟试验方法综述

航天控制 2011年第3期29卷 95-100页

作者：齐乃明张文辉高九州霍明英哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

由于目前的落塔法、悬吊法、水浮法和气浮法等空间微重力地面模拟试验方法中设备本身的建造周期、成本及其它缺点难以满足做复杂运动的空间飞行器微重力模拟。本文总结了目前国际上的空间微重力地面模拟试验方法的发展现状,并分析比较... 详细信息

由于目前的落塔法、悬吊法、水浮法和气浮法等空间微重力地面模拟试验方法中设备本身的建造周期、成本及其它缺点难以满足做复杂运动的空间飞行器微重力模拟。本文总结了目前国际上的空间微重力地面模拟试验方法的发展现状,并分析比较了各方法的优缺点,针对其问题进一步提出了一种三维微重力环境试验装置的设计思想,为做复杂运动的空间飞行器微重力模拟试验提供了一种初步构想。

关键词：空间微重力地面试验装置气浮法悬吊法三维运动

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三维空间微重力地面模拟试验系统设计

机械工程学报 2011年第9期47卷 16-20页

作者：齐乃明张文辉高九州马静哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 东北农业大学工程学院哈尔滨150001

针对大中型及做复杂运动的空间试验目标,提出一种机电气组合的空间微重力地面模拟系统装置。该装置水平运动方向采用气垫支撑方式,竖直运动方向采用电动机作为动力源执行部件,经减速器减速后经滚珠丝杠及直线轴承作为传动装置,控制系统... 详细信息

针对大中型及做复杂运动的空间试验目标,提出一种机电气组合的空间微重力地面模拟系统装置。该装置水平运动方向采用气垫支撑方式,竖直运动方向采用电动机作为动力源执行部件,经减速器减速后经滚珠丝杠及直线轴承作为传动装置,控制系统采用恒力闭环系统来跟踪目标重力。考虑试验目标所受到的来自本体的不确定影响及机械传动部件的摩擦干扰,且考虑到空间飞行器的姿态通常的低速运动,采用具有学习能力的神经网络等效滑模控制策略来自适应学习并补偿各种不确定影响。试验结果表明,所设计的试验装置结构不仅质量小,使用方便,且能够补偿运动空间机械手的非线性动态影响,达到较高的微重力环境模拟精度,对于三维空间微重力模拟试验具有重要的参考价值。

关键词：空间微重力地面试验系统神经网络控制滑膜控制

空间微重力研究的最新动向——介绍国际微重力实验室1号计划

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航天医学与医学工程 1992年第1期5卷 74-76页

作者：裴静琛杨天德

微重力是当今世界上最令人感兴趣的领域之一。至今,许多国家特别是美苏已进行了大量的微重力实验研究,除观察人体在微重力条件下的一系列生理变化外,还进行了诸如细胞培养、蛋白质结晶、微生物繁衍、药物提纯、材料加工、金属冶炼等一... 详细信息

微重力是当今世界上最令人感兴趣的领域之一。至今,许多国家特别是美苏已进行了大量的微重力实验研究,除观察人体在微重力条件下的一系列生理变化外,还进行了诸如细胞培养、蛋白质结晶、微生物繁衍、药物提纯、材料加工、金属冶炼等一系列研究。这些研究已给或将给人类带来巨大的经济利益和社会效益。

关键词：空间微重力微重力实验室计划

空间微重力环境下P(VDF-TrFE)复介电常数测量系统研究

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空间微重力环境下P(VDF-TrFE)复介电常数测量系统研究

作者：盛振红华中科技大学

学位级别：硕士

空间微重力环境为材料新特性的研究提供了一个全新的思路,关于这方面的研究已经发展为一门新的学科。聚偏氟乙烯-三氟乙稀(P(VDF-TrFE))是一种重要的聚合物材料,研究它在微重力环境下的熔融结晶行为,分析重力对聚合物熔融结晶行为的影响... 详细信息

空间微重力环境为材料新特性的研究提供了一个全新的思路,关于这方面的研究已经发展为一门新的学科。聚偏氟乙烯-三氟乙稀(P(VDF-TrFE))是一种重要的聚合物材料,研究它在微重力环境下的熔融结晶行为,分析重力对聚合物熔融结晶行为的影响,对于空间微重力条件下电子材料新性能的开发与研究具有重要的科学意义。研究P(VDF-TrFE)的熔融特性,需要研究P(VDF-TrFE)内部β相的结晶度,而复介电常数是反映P(VDF-TrFE)的内部β相结晶度的一个重要参数。因此本文针对P(VDF-TrFE)的熔融特性研究装置,设计了配套的高可靠性复介电常数测量系统。本测量系统使用DDS信号发生器AD9833产生频率为1KHz的正弦信号作为激励信号,应用了抑制高频噪声的I/V转换电路,使用幅相检测芯片AD8302实现幅度比和相位差的精确测量,从而测得P(VDF-TrFE)的并联等效电路的导纳,进而计算出P(VDF-TrFE)的复介电常数。本系统使用铂热电阻Pt100,配合AD转换器AD7793实现温度测量。系统注重可靠性设计,硬件方面采取了降额设计、容差设计、冗余设计等多种抗辐射加固技术;软件方面,采用避错设计技术,保障软件可靠性。系统设计了抗单粒子闩锁效应(SEL)的电源模块。软硬件的可靠性设计保障了系统能够在空间微重力环境下稳定运行。系统测试结果证明,系统在空间微重力环境下具有可靠的环境稳定适应性。系统复介电常数的测量精度达到±5%,温度测量范围达到0℃00℃,精度为±1%。系统可完成P(VDF-TrFE)熔融过程中的温度和复介电常数测量。系统的体积为15cm×13.5cm×5cm,功耗为1.82W,达到了微重力环境测试系统精度高、体积小、功耗低的要求。

关键词：空间微重力 P(VDF-Tr FE) 复介电常数温度测试系统

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空间微重力对线虫肌肉运动调控机制的分析

空间微重力对线虫肌肉运动调控机制的分析

作者：罗雅婧大连海事大学

学位级别：硕士

微重力环境引起肌萎缩的机制一直是空间生物学研究中一个关键的医学问题。前期利用神舟八号搭载dauer期的野生型及抗肌肉萎缩(Dystrophy)dys-1突变体秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),基因芯片分析结果表明,微重力影响了野生型与... 详细信息

微重力环境引起肌萎缩的机制一直是空间生物学研究中一个关键的医学问题。前期利用神舟八号搭载dauer期的野生型及抗肌肉萎缩(Dystrophy)dys-1突变体秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),基因芯片分析结果表明,微重力影响了野生型与运动相关的基因表达,而这些表达的变化在dys-1突变体中明显缺失。为进一步研究相关的调节机制,本研究将两种线虫搭载于实践十号返回式卫星进行约303h的飞行,对线虫进行全寿命周期运动能力的跟踪观察和分析。通过分析二种线虫的运动能力和蛋白质表达谱,重点关注神经肌肉传递通路相关蛋白及关键基因的表达变化,分析空间微重力对线虫运动能力的产生、传递和调节的影响,深入探讨空间微重力效应对线虫运动影响的机理和调控通路。通过对线虫生命周期内运动能力的跟踪观察发现,空间飞行后N2野生型线虫运动幅度无明显变化,而dys-1突变体身体过度弯曲的现象,在经历空间飞行后恢复到与野生型一致。通过地面模拟微重力处理也重复出该结果。表明空间微重力对线虫的运动影响明显。通过对蛋白表达谱3343个蛋白的Gene Ontology富集分析及差异蛋白聚类分析发现,空间飞行后dys-1突变体差异蛋白功能明显减少,与野生型相比尤其缺少肌肉收缩相关通路差异蛋白的变化。由此可见,Dystrophy在肌肉响应微重力的过程中起到关键作用。重力信号的消失对线虫运动造成的影响导致力学信号传导进入肌细胞过程,肌肉收缩过程以及细胞骨架结构蛋白相关蛋白都发生了下调变化;同时细胞核内产生一系列调节反应。分析比较野生型和突变体线虫运动通路响应差异蛋白结果显示,Ca2+结合和信号传导通路可能是受Dystrophy调控响应空间微重力的关键途径之一。基因表达验证分析发现野生型中运动相关基因与蛋白下调变化趋势一致,但dys-1基因突变干扰了这个变化的规律。该研究揭示抗肌肉萎缩蛋白(Dystrophy)是响应微重力胁迫的重要因子之一,而且可能是通过影响Ca2+传导和结合通路发挥作用。此发现为揭示空间微重力产生的肌肉功能的变化提供了理论依据。

关键词：空间微重力肌肉运动调控秀丽隐杆线虫

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空间高微重力主动隔振控制

空间高微重力主动隔振控制

作者：贾天志中国科学技术大学

学位级别：硕士

良好的空间微重力环境是开展各类空间科学实验的重要保证,然而由于各种扰动的存在，空间站内部微重力水平并不理想。为此,美国、加拿大等国率先开展了微重力主动隔振技术的研究,并在航天飞机及空间站上进行了主动隔振装置的技术验证和... 详细信息

良好的空间微重力环境是开展各类空间科学实验的重要保证,然而由于各种扰动的存在，空间站内部微重力水平并不理想。为此,美国、加拿大等国率先开展了微重力主动隔振技术的研究,并在航天飞机及空间站上进行了主动隔振装置的技术验证和实际应用。随着我国载人航天工程的逐步推进,未来将有大量空间微重力科学项目在空间站开展实验研究。为了满足空间科学实验对高微重力环境的要求,中国科学院空间科学与应用总体部研发了一套空间高微重力主动隔振装置并基于PID控制技术完成了相应的控制器设计。但是由于系统存在较为明显的不确定性、非线性和耦合问题,简单应用模型补偿和PID技术难以取得令人满意的隔振性能和鲁棒性。针对上述问题,本文首先对微重力主动隔振系统的物理结构、动力学模型及控制目标进行必要的理论和仿真分析,论述了系统位移控制及隔振控制双重控制目标之间存在的矛盾问题,同时,得出了被控对象非线性和多耦合的动力学特性。其次,引入自抗扰控制方法,针对系统位移控制目标设计了位移控制器,有效实现了系统的启动和锁紧任务。在此基础上,进一步加入微重力控制回路,设计隔振控制器，显著提高了系统的隔振能力,并通过双闭环控制回路的相互配合和微重力回路的过渡处理,有针对性缓解了双重控制目标之间存在的矛盾,从而有效保证了双重控制指标的全面优化。进而,根据系统在不同工作阶段的不同指标要求,给出了自抗扰控制器的总体设计方案。最后,将提出的自抗扰控制方案与现有的PID控制方案进行对比。先后在理想情况下、扰动及不确定性情况下,分别对控制系统的位移快速性、准确性、鲁棒性及隔振能力等指标进行全面的仿真对比分析。仿真结果表明,所提出的自抗扰控制方案具有显著的先进性。

关键词：空间微重力主动隔振控制自抗扰技术不确定性鲁棒性

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空间微重力对植物的效应

衡水师专学报 2000年第3期2卷 53-56页

作者：崔兴国衡水师范专科学校生物系河北衡水053000

空间植物生物学是一门新兴的学科.有关植物在空间条件下的反应,主要是围绕空间微重力环境进行的.研究表明,微重力环境对植物的向重力性、光合作用、繁殖和衰老、器官的生长以及细胞的生长、分化等均有明显的影响.

关键词：空间微重力植物效应空间植物生物学生长发育向重力性光合作用繁殖