阿尔忒弥斯一号将首次发射深空生物学任务

美国国家航空航天局的“生物哨兵”任务将超越月球，进行第一次长时间的深空生物学实验。该航天器将与太空发射系统火箭阿尔忒弥斯一号的首次飞行一起发射，它将研究太空辐射对酵母细胞的影响。研究结果可能会启发未来宇航员在深空探索期间保持健康的解决方案。

美国国家航空航天局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心准备在阿尔忒弥斯一号上发射BioSentinel，这是一个鞋盒大小的立方体卫星，将在深空进行首次长时间生物学实验。阿尔忒弥斯登月任务将使人类准备好前往火星等目的地执行越来越远、持续时间越来越长的任务，而BioSentinel将携带酵母形式的微生物，以填补太空辐射对深空健康风险的关键知识空白。

太空辐射就像一场纳米级的拆迁德比。高能银河系宇宙射线和太阳粒子的爆发渗透到深空。这些类型的辐射会对电子设备和活细胞造成严重破坏。

BioSentinel的主要工作是监测酵母的生命体征，看看它们在深空辐射下的表现。由于酵母细胞与人类细胞具有相似的生物学机制，包括DNA损伤和修复，在太空中仔细研究酵母将有助于我们更好地了解太空辐射对人类和其他生物的风险，并帮助我们计划载人月球及更远的探索任务。具体而言，BioSentinel将研究酵母细胞在近地轨道外暴露于高辐射环境后的生长和代谢活动。

BioSentinel是10个次级有效载荷之一，它们都是6个单元的立方体卫星，有难得的机会搭乘阿尔忒弥斯一号前往深空。这些卫星安装在太空发射系统（SLS）火箭上的猎户座级适配器内。一旦被发射到太空，他们将进行科学和技术调查。在这个选定的小组中，BioSentinel是唯一一个进行生命科学实验的立方体卫星。

“BioSentinel是同类产品中的第一个，”加州硅谷NASA艾姆斯研究中心的BioSentinelProject经理Matthew Napoli说。“它将把生物体带到比以往任何时候都更远的太空。这真的很酷！”

遥远

立方体卫星在佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心接受最终处理并固定在猎户座级适配器内时的俯视图。环形级适配器将连接到太空发射系统（SLS）临时低温推进级，猎户座飞船将固定在顶部。所有立方体卫星都将在SLS完成主要任务后部署，将猎户座飞船发射到月球轨道上。

到目前为止，阿波罗17号登月任务保持着人类深空飞行时间最长的记录；1972年的任务持续了12.5天，远短于未来需要数年才能完成的火星任务。阿波罗17号还进行了美国国家航空航天局最近的实验，研究近地轨道以外的太空中的陆地生命。没有太空生物学实验——也没有宇航员——超越了“生物哨兵”的目的地地地月系统。

发射后数小时内，SLS将在太空部署BioSentinel。几天后，立方体卫星将掠过月球，完成为期六到九个月的绕太阳飞行任务。一旦到达，BioSentinel的团队将定期启动为期一周的酵母研究。BioSentinel将使用美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室开发的无线电，通过美国宇航局的深空网络将数据传送到地球。

一种新型生物传感器仪器是BioSentinel任务的关键组成部分。该生物传感器是一个微型生物技术实验室，旨在测量活酵母细胞对长期暴露于太空辐射的反应。它的核心是一套微流体卡，这是一种定制硬件，可以控制极少量液体的流动。这些卡片为酵母提供了栖息地，也为科学家实时观察酵母提供了一种方式。

BioSentinel的生物传感器技术基于为之前的CubeSat任务开发的微流体系统。最近的先驱是美国国家航空航天局的大肠杆菌反微生物卫星（EcAMSat），该卫星于2017年飞行。该卫星从国际空间站部署到近地轨道，以研究抗生素在太空飞行中如何有效对抗细菌的遗传基础。

美国国家航空航天局休斯顿约翰逊航天中心开发的一种物理辐射探测器与BioSentinel的生物传感器一起运行。它表征和测量辐射，其结果将与生物传感器的生物反应进行比较。来自空间站上和埃姆斯实验室的BioSentinel相同仪器的数据将用于检查和比较酵母在不同重力和辐射环境中的反应。

SmallSat子系统变得更小

一名BioSentinel有效载荷工程师在加利福尼亚州硅谷NASA艾姆斯研究中心的实验室中组装BioSensor有效载荷，将热和光学单元连接到含有酵母细胞的微流体卡上。

2013年，艾姆斯发射了一个小型月球卫星任务，即月球大气和尘埃环境探测器。尽管LADEE没有进行生命科学研究，但它为BioSentinel的发展铺平了道路。BioSentinel的大部分团队都在研究LADEE。他们受益于开发和操作月球附近航天器任务的经验。

Napoli说：“该团队希望在BioSentinel和交付的工程师身上有尽可能多的空间放置科学有效载荷。”“LADEE在航空电子方面有更大的空间。一个巨大的挑战是小型化。”

LADEE比家用冰箱还大。BioSentinel的工程师将许多子系统塞进了一个小体积中。它的航空电子设备大致有半加仑牛奶盒的大小和形状。

Napoli说：“现在我们有了一个立方体卫星总线——运行航天器的子系统——小到足以将航天器内三分之二的体积留给科学有效载荷。这绝对是一件大事。”

BioSentinel以艾姆斯的历史为基础，结合了该中心在空间生物学研究和小型卫星技术方面的优势。艾姆斯在研究太空生活方面有几十年的经验，包括在航天飞机、空间站和自由飞行卫星上的研究。BioSentinel由美国国家航空航天局勘探系统开发任务理事会资助，100多名工程师和科学家参与了该项目。他们的贡献将有助于推进美国国家航空航天局在未来深空探测任务中保护宇航员健康和表现的目标。

了解更多信息：

美国国家航空航天局的故事：什么是BioSentinel？

美国国家航空航天局专题图片：猎户座舞台适配器已准备好搭乘阿尔忒弥斯一号

对于研究人员：

美国国家航空航天局技术网页：为什么太空辐射很重要

美国国家航空航天局技术网页：太空辐射迷你系列

对于新闻媒体：

有兴趣报道这一话题的新闻媒体成员应联系美国航空航天局埃姆斯新闻编辑室。

作者：Gianne Figliozzi，美国国家航空航天局艾姆斯研究中心