任务概述 - 神舟二十一号载人飞船于10月31日成功发射，将4只（两雌两雄）小鼠送入中国空间站，这是我国首次在空间站开展小鼠在轨生命科学实验 [2] - 该任务名为“空间动物品系筛选与饲养关键技术验证”，是中国空间站上行的6项科学实验之一，由中国科学院动物研究所和中国科学院上海技术物理研究所合作开展 [2] 科学目标与意义 - 实验旨在应对人类太空驻留时间延长和深空探索推进带来的关键科学挑战，即生命如何在太空长期健康生存，以及哺乳动物能否在空间环境中完成繁殖并实现世代延续 [2] - 首要目标是“保证小鼠活着上、活着下”，初步探索小鼠多组织器官在空间环境的应激响应和适应性变化规律，为进一步理解空间环境对生命体的影响提供科学依据 [5][7] - 小鼠是生命科学研究的重要哺乳类模式动物，因其与人类基因同源性高（约85%）、体型小、繁殖周期短，是开展生命体空间生理、病理及生长发育和繁衍研究的重要模型 [5] - 用小鼠去探索未知，最终服务于人，是空间生命科学研究的重要目的 [7] 实验动物筛选与训练 - 本次任务选用的小鼠品系为C57BL/6，这是一种近交系小鼠，优势在于遗传均一性好、个体间差异小，有利于开展空间实验和科学数据采集 [11] - 筛选过程参照了类似航天员选拔的技术方案和标准，团队从300多只小鼠中，通过生理、生化、运动能力等多个指标的检测进行初选 [11][14] - 针对入选小鼠开展了空间识别、前庭功能等专项适应性训练，重点模拟空间环境下的生存挑战，提升其对空间微重力条件的耐受能力 [13] - 经过地面转棒、Y迷宫、旋转仪等项目对100余只小鼠进行多维度训练和筛选后，48只小鼠进入发射前最终筛选，最终4只状态最佳的小鼠入选 [14] 在轨饲养技术与装置 - 实验采用全气密饲养方式，以减少对空间站舱内环境的影响 [16] - 由中国科学院上海技术物理研究所研制的空间小型哺乳动物饲养装置，支持小鼠的自动饲养和观测，能为小鼠提供饮食、光照、温湿度、气体组分控制等生存保障条件 [16] - 装置配备了可见光相机和红外相机，便于地面实时观测小鼠的在轨生存状态 [16] - 装置内固定了弹簧管，为小鼠提供躲避和游玩的场景，也方便研究人员观察小鼠在微重力环境下的行为特征 [16] - 装置配备了自动收集系统，通过自上而下的稳定风场将排泄物、毛发和食物残渣等漂浮物吹到收集模块内，防止其影响小鼠正常呼吸 [16] 任务执行与背景 - 4只小鼠与航天员一起入驻中国空间站，将在轨停留5-7天，随后随神舟二十号航天员乘组一同返回地面 [7] - 中国科学院动物研究所的科研人员在发射一个多月前进驻酒泉卫星发射中心，开展小鼠的适应性饲养、单元匹配试验等工作 [5] - 此次任务构想源于两个团队的“双向奔赴”：上海技术物理研究所于2015年提出了空间小鼠饲养装置的初步设计方案，同时动物研究所的科学家们提出了利用小鼠开展空间生命科学实验的构想 [9]

实验背景与意义 - 我国首次在空间站实施哺乳动物空间科学实验，4只小鼠于11月1日入住中国空间站问天实验舱[1] - 实验旨在探索小鼠多组织器官在空间环境的应激响应和适应性变化规律，为理解空间环境对生命体的影响提供科学依据[2] - 科研人员持续探究微重力和空间辐射对生命的影响，为未来人类在太空的长期居住和探索提供重要的科学依据[3] 实验动物筛选与准备 - 从300只相同品系的C57BL/6小鼠中，通过悬尾筛选、赛道筛选、转棒筛选等多项测试，最终筛选出100只进入训练环节[2] - 选用的C57BL/6品系小鼠遗传均一性好、个体间差异小，有利于开展空间实验和科学数据采集[1] - 最终确定编号为6、98、154、186的4只小鼠作为空间实验组，另有4只小鼠作为地面对照组[2] 在轨饲养装置与技术保障 - 由中国科学院上海技术物理研究所研制的“空间小型哺乳动物饲养装置”为实验提供关键平台保障[2] - 装置通电后内部会产生定向风场，可将小鼠脱落的毛发、排泄物等收集在笼子底部[3] - 装置设有照明系统，模拟北京时间早上7点开灯、晚上7点关灯的地面生物节律[3] - 装置底部设有饮水区，航天员需在轨为装置进行补水[4] 小鼠在轨状态与初步观察 - 目前实验单元温度、湿度、氧气浓度等关键环境指标正常，4只小鼠进食、饮水正常[1][4] - 通过视频采集系统观察到小鼠状态活泼，能轻松找到鼠粮存放位置并正常啃食[3] - 小鼠表现出对微重力环境的初步适应性，如抓着笼壁睡觉，睡熟后手松开会漂浮在半空[4] - 小鼠活动状态和行为模式未发现与地面对照组有较大差异[4]

交会对接技术突破 - 神舟二十一号载人飞船首次采用3.5小时自主快速交会对接方案，标志着载人航天自主快速交会对接技术实现新突破[1] - 交会对接过程分为远程导引和近程导引两个阶段，此次任务通过在这两个阶段加速大幅缩短了总时间[3] - 远程导引阶段通过减少飞行圈数节省1.5小时，近距离飞行段通过缩短起始点距离再节省1.5小时，总计节省3小时[6] - 缩短时间的关键在于提高发射和入轨精度，使飞船入轨时与空间站的初始相位差更小[6] - 执行任务的长二F火箭实施了近20项技术状态改进，为缩短交会对接时间奠定基础[8] 技术方案选择与优势 - 选择3.5小时模式而非更快的2小时模式，是因其对系统条件要求更宽松，更贴合载人任务高可靠性需求[11] - 3.5小时模式增强了任务规划的灵活性和应急响应能力，将每年不具备发射条件的时间从约20%降至更低水平[14] - 快速交会对接方案使得即使飞船太阳翼双翼未展开，任务仍可继续执行，这是工程上的重大贡献[13] 空间科学实验进展 - 神舟二十一号载人飞船上行样品及装置总重量63.2公斤，其中包括4只经过严格筛选的小鼠[18] - 这是首次在空间站进行啮齿类哺乳动物空间科学实验，小鼠与人类基因相似度约85%，实验成果对人类健康有重要参考价值[24] - 科研团队建立了从小鼠上行、在轨饲养到返回地面的全闭环供应链条，并完成了工程验证[26] - 航天员乘组在6个月任务期内将新开展27项科学与应用项目，包括一项由载荷专家自己设计的锂离子电池研究[29] 航天员与任务概况 - 神舟二十一号乘组由三名来自不同专业的航天员组成，包括航天驾驶员、航天飞行工程师和载荷专家，任务期6个月[16] - 神舟二十一号是空间站应用与发展阶段第6次载人飞行任务，也是载人航天工程第37次飞行任务，标志着2025年载人航天发射任务圆满收官[33] - 截至目前中国已有28名航天员、44人次进入太空，空间站已实现全年有人照料[33] 行业标准与未来发展 - 中国空间站已形成自己的标准并正式注册为国际标准，标志着标准走向世界[33] - 新一代载人飞船梦舟飞船将亮相，成为航天员和实验载荷上下行的新交通工具，为2030年前登陆月球做准备[33] - 加快建设"航天强国"已明确写入"十五五"规划建议，标定在未来五年国民经济和社会发展的路线图上[33]