「干细胞」实验室搬上太空 「航天+医药」探路太空制造

2026-09-18 10:04 来源:丁香园 作者:
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2026 年,中国商业航天进入「量产元年」。

在冲刺科创板上市的关键阶段,广州的商业航天「独角兽」中科宇航技术股份有限公司(以下简称「中科宇航」)已将超百颗卫星送入太空。8 月 25 日,力箭一号完成海上发射箭地联合演练,首次海上发射进入倒计时;力箭二号遥二运载火箭也在当日顺利出厂,计划今年 10 月执行低轨卫星批量组网发射任务。

在这一连串的发射节奏中,一颗名为「逸仙-B 星」的卫星正在静候属于它的出征时刻。近日,中山大学附属第三医院院长杨钦泰和中科宇航创新研究院常务副院长王英诚在接受《经济参考报》记者专访时透露,中山三院与中科宇航共建的太空医学联合研究中心,正携手中山大学航空航天学院推进「逸仙-B 星」研制,该卫星将搭载干细胞培养与观测实验载荷,让医学探索从地面延伸至苍穹。

从「送上天」到「用起来」

当火箭发射逐渐从「大事件」变成「日常」,一个更深层的追问浮出水面:卫星上天之后,究竟能做什么?「太空看似遥远,但太空科技越来越走进现实,商业航天,不只是『把物品送上天』,更重要的是把进入太空、利用太空、开发太空的能力,转化为可持续的产业价值,乃至人类未来更多的可能性。」王英诚说。

在王英诚看来,对中国航天人而言,进入太空说到底是想做三件事:把航天器送入太空,在太空形成生产力,探索更深远的宇宙空间。「我们以前解决的是『进入空间』和『返回地面』的问题。现在,可重复使用技术、批量制造、高频发射把『上天』的成本一点点打下来了,很多原来不敢想的事情,可以认真盘算一下了。」

中科宇航给出的答案之一,就是太空制造。这一判断有国际先例可循。美国瓦尔达航天工业公司 2024 年 2 月回收的返回舱,带回了在轨生长的利托那韦亚稳态 Form III 晶体——微重力环境减少了药液沉降与分子对流,有利于生成更规整的晶体结构。由 Cedars-Sinai 医疗中心团队主导、随公理任务 2(Ax-2)升空的实验,在国际空间站完成了冻存人诱导多能干细胞的解冻复苏、接种、短期培养和 DNA 转染,相关结果于 2024 年发表在《npj Microgravity》上。国内方面,返回式卫星和中国空间站此前也开展过细胞与组织工程相关的在轨实验,为专用试验卫星的验证积累了数据基础。

国际上的探索实践,侧面印证了中科宇航推进太空制造的战略判断;但真正让这条路走通,尚缺一个懂医学、懂临床的「最佳拍档」。「我们彼此都在寻找对方。」杨钦泰介绍,中山三院很早就开展干细胞、再生医学、神经康复、衰老相关研究,太空的微重力环境会影响细胞骨架、黏附、力学感受、基因表达、能量代谢、增殖和分化,能够观察正常重力条件下不容易显现的生物学过程。

2025 年 7 月,中山三院、中山大学航空航天学院、中科宇航联合共建的太空医学联合研究中心正式揭牌,太空生物试验卫星「逸仙-B 星」的研制工作同步进入快车道。杨钦泰称,「逸仙-B 星」将利用片上实验室(LoC)开展微重力条件下细胞生长、分化和组织工程的飞行验证,重点考核干细胞培养、在轨观测、环境控制和数据下传四项能力。

跨学科攻坚细胞上天难题

方向有了,伙伴找到了,真正的难题才刚刚开始。「中山三院的戎利民教授团队,正在为『细胞上天』探索前路。」杨钦泰介绍,已有研究表明,干细胞在地面培养时贴附在培养皿表面呈二维生长;到了太空微重力环境,细胞不再沉降,可以悬浮在培养液中三维生长,并自发聚集成球形体(spheroid),呈现出地面条件下不容易观察到的增殖与分化行为。「我们还得配备长期的生命支持系统,同时设置好仪器全程监测细胞的生长状态。」

太空医学联合研究中心团队,则正在担当「解题人」。「与常规商业卫星相比,生命科学载荷不仅要满足航天器可靠性要求,还要保证实验对象在发射、在轨运行全过程中的生物学有效性。」王英诚举例,细胞存活和培养要维持适宜的温度、气体、湿度、营养供给和酸碱度,还要处理无菌、生物密封、污染控制以及发射振动、冲击和辐射等问题。

「这种合作不是甲方、乙方的一次性交接,我们共同定义问题、共同设计方案、共同验证结果。」王英诚告诉记者,航天工程师要把医学人员关注的科学问题、实验对象、生物学指标、临床意义,先「翻译」成质量、功耗、尺寸、温控、流体、成像、通信、安全和可靠性指标,再通过地面模拟、环境试验、飞行试验、样品返回和地面对照不断迭代。

王英诚强调,对于商业航天企业来说,最难攻克、也最有价值的环节,不是把一个实验设备送上天,而是在有限的质量、功耗和操作条件下,保证实验仍然具有生物学意义,并最终形成「医学问题-载荷与工艺-飞行验证-样品与数据返回-地面评价-成果转化」的闭环,只有完成这个闭环,生物医学空间实验才能从一次性的科研活动变成可重复的产品和服务。

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微重力三维细胞类器官培养系统


分步跑通商业化闭环

解题已经告一段落,「逸仙-B 星」的验证时刻就在今明两年之交,届时将由力箭一号运载火箭执行发射。

「我们说这是干细胞太空育种计划 1.0 版。」王英诚把「逸仙-B 星」看作太空生物制造规模化发展的第一块工程拼图,更为重要的是未来将把「逸仙-B 星」验证形成的载荷模块、培养工艺和实验方法进一步迭代,搭载中科宇航自研的力鸿三号可重复使用航天器,开展更长周期的在轨培养和样品返回。他同时说明,此处的「太空育种」是团队内部叫法,指干细胞在轨培养与筛选,属于空间生物制造范畴,与农作物领域的航天(太空)育种并非同一个概念。

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力鸿三号可重复使用航天器

为保障实验过程和成果回收的万无一失,中科宇航把太空制造载荷对空间、功率、温控、流体管理、在轨自主运行、样品保存和返回环境的需求纳入总体设计,使其具备在空间环境突变、高能宇宙辐射等严苛条件下连续提供最长 1 年微重力实验与生产环境、将来之不易的太空制品稳妥带回地球的能力(上述指标为设计目标,尚待飞行验证)。

动物层面的太空医学研究也已提上日程。「我们正在与中山三院和中山大学航空航天学院联合攻关空间啮齿类动物实验舱,计划明年推动动物『上天』,利用微重力环境观察动物骨骼、肌肉、免疫和代谢等系统的变化,探索建立相关疾病模型,为疾病机制研究、药物评价以及未来航天健康保障提供科学依据。」王英诚说。

「保障动物安全『上天』有相当的难度,要结合动物有自身习性统筹考虑实验舱密封、多重生物安全防护、病原体筛查和排泄物处理等问题。」王英诚介绍。

再进一步就是人「上天」。力鸿二号可重复使用运载器将在明年首飞,搭载与中山三院联合研制的太空旅游可穿戴健康监测设备,并在轨验证模拟人体体征信号的输出设备,为后续太空旅游乘客的安全健康监测提供技术支撑。

「我们稳步推进细胞、动物、人上天的『三步走』规划。」王英诚给出对太空制造商业化进程的乐观展望。太空制造的「未来时」不止于此,王英诚介绍,今年 1 月,力鸿一号可重复使用运载器已完成亚轨道首飞并成功回收,实现我国首次太空金属 3D 打印制备金属零部件等成果;按规划,2028 年,力鸿三号可重复使用航天器将完成首飞,为至少 300 公斤有效太空制造载荷提供微重力环境,成为在轨制造批量化、产业化的关键载体,太空制造的价值正一步步从想象照进现实。

编辑: 朱卿

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