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进入太空的动物
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在人类尝试载人航天之前，太空动物最初被用来测试航天飞行对生物的生存及安全。随后，许多不同物种的动物被送入太空，进行各种生物学过程以及研究失重和太空环境对它们可能产生的影响。生物航天成为生物工程学研究的一个领域，专注于外层空间生命的研究和支持。到目前为止，已有七个国家的太空计划成功地将动物送上太空，包括美国、苏联、法国、阿根廷、中国、日本和伊朗。
已经有各种各样的动物发射到太空进行实验，包括猴子和猿、狗、猫、乌龟、老鼠、兔子、鱼、青蛙、蜘蛛、鹌鹑蛋（1990年在和平号空间站上孵化）和昆虫。美国于1947年首次将地球生物（果蝇）送入太空，之后在1949年至1961年间进行了多次发射运载灵长类动物的火箭。法国于1967年进行了两次运载猴子的航班。苏联在1960年代进行了多次运载猴子的火箭，以及1983年至1996年期间进行猴子实验。1950年代和1960年代，苏联太空计划使用了许多狗进行亚轨道和轨道太空飞行。[1]
1968年9月，两只四爪陆龟和几种植物在探测器5号成为第一个环绕其他星体的生物。随后，陆龟又参与了1968年11月的探测器6号环月飞行任务，并于1969年8月搭乘探测器7号飞往月球。1972年，五只老鼠在参与阿波罗17号任务时于阿波罗指令/服务舱执行了创纪录的绕月飞行75圈，这也是最后一次载人登月航行。
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背景
自1783年以来，动物一直被用于航空探索。孟格菲兄弟曾将一只羊、一只鸭子和一只公鸡送入热气球上，以观察地面动物是否能够在高空生存（鸭子作为对照实验），在20世纪中期，由于德国V-2火箭供应有限，美国因而使用高空气球进行测试，将果蝇、老鼠、仓鼠、天竺鼠、猫、狗、青蛙、金鱼和猴子送至高达44,000米（144,000英尺；27英里）的高度。[2]
这些飞行实验发生在1947年到1960年期间，并透过高空气球测试了辐射剂量、生理反应、生命维持和恢复系统。在同一时期，美国也进行了载人高空气球飞行实验，其中一次也携带了果蝇。
历史
1947年2月20日，美国从新墨西哥州白沙导弹靶场发射了V-2火箭，将第一批动物（果蝇）送入太空[3][4][5]，此实验的目的是研究高海拔地区辐射暴露的影响。火箭在3分10秒内达到了109公里（68英里）的高度，超过了美国空军的80公里（50英里）和国际太空边界的100公里定义。太空舱成功地被弹出并透过降落伞成功降落，果蝇被成功回收。此后，其他的V-2任务携带了生物样本，包括苔藓进行测试。
1949年6月14日，阿尔伯特二世成为第一只进入太空的猴子、灵长类动物和哺乳动物，它是搭乘美国发射的V-2火箭进行的。由于之前载运阿尔伯特的任务在升空过程中失败。阿尔伯特仅达到48-63公里（30-39英里）的高度；阿尔伯特二世在此次的实验中达到约134公里（83英里）的高度，但却因降落伞失灵后而不幸坠毁身亡。[6]
在1950年代和1960年代，美国进行了多次太空飞行实验，使用了不同种类的猴子。这些猴子植入了感测器以测量生命体征，在发射过程中许多猴子都处于麻醉状态。然而，猴子们的死亡率非常高：在1940年代和1950年代，约有三分之二的所有猴子在任务中或着陆后不久就死亡。[7]
1950年8月31日，美国透过V-2火箭在阿尔伯特V飞行中成功将一只老鼠送入太空，飞行高度达到137公里。然而，由于降落伞系统失灵，这只老鼠在下降过程中不幸丧生。在1950年代期间，美国进行了数次其他老鼠的太空实验。[8]1951年7月22日，苏联发射了R-1 IIIA-1进行太空飞行，该火箭搭载了太空犬吉普赛（Цыган）和德兹克（俄语：Дезик），这两只狗穿着亚克力泡型头盔的压力衣，虽然未进入轨道。但却成为第一批成功从太空飞行中生还的生物，这两只太空狗在该次飞行中都幸存下来。然而德兹克在后续进行的另一次飞行中死亡。[9]
1957年11月3日，第二个进入轨道的太空船搭载历史上第一只进入地球轨道的动物－太空犬莱卡。此次发射由苏联的史普尼克2号执行。然而，当时还未成功发展出让太空船从轨道返回的技术，导致莱卡在飞行中不幸丧生，此后，至少有10只太空犬被发射进入轨道，同时还有众多进行亚轨道飞行的实验。在1961年4月12日，尤里·加加林成为第一位进入太空的人类。
1958年12月13日，一枚由佛罗里达州卡纳维拉尔角发射的PGM-19朱庇特弹道导弹（Jupiter IRBMAM-13）搭载一只由美国海军训练的南美松鼠猴戈多。 由于鼻锥的降落伞未能操作，导致戈多失踪。但在飞行期间发送回来的远测数据显示，戈多在10G力的发射力、8分钟的失重以及以每小时16,000公里（4,400米/秒；9,900英里/小时）的速度进行40G力的再入过程中仍存活下来。鼻锥最终沉没在卡纳维拉尔角以东1,302海里（2,411公里）的区域，从未被寻回。
1959年5月28日的飞行中，松鼠猴艾布尔小姐（Miss Able）和贝克小姐成为第一批安全从太空返回的猴子。[10]这两只猴子乘坐导弹的鼻锥到达了579公里（360英里）的高度和2,735公里（1,699英里）的距离，并经历了38倍正常重力的力量，失重约9分钟。在16分钟的飞行中，它们达到了每小时16,000公里（4,400米/秒；9,900英里/小时）的最高速度。这两只猴子在飞行中仍保持良好状态。艾布尔小姐在飞行后四天因麻醉产生过敏反应死亡，贝克小姐则成为媒体的焦点，必在接下来的几个月被密切观察是否有任何太空飞行的不良影响。甚至进行交配以测试其生殖系统。贝克小姐一直住在阿拉巴马州亨茨维尔的美国太空和火箭中心，直到1984年11月29日因肾衰竭在奥本大学的一家诊所去世。
1959年7月2日，苏联R2火箭的发射达到了212公里（132英里）的高度，该次飞行搭载了两只太空犬和第一只进入太空的兔子马尔夫沙。在同年9月19日的一次发射，一枚朱庇特AM-23导弹携带了两只青蛙和12只老鼠，但在发射过程中被摧毁。
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1960年8月19日，苏联成功发射了史泼尼克5号，载有两只太空犬贝尔卡和斯特雷卡、一只灰兔、40只小鼠、2只大鼠以及15瓶果蝇和植物。这是历史上第一艘将动物送入轨道并成功回收的太空船。斯特雷卡在任务后剩下了一只小狗普辛卡（Pushinka），并于1961年被尼基塔·赫鲁晓夫送给卡罗琳·肯尼迪，并已知有许多后代存在。[12]同年10月13日，美国使用Atlas D 71D运载火箭将三只黑老鼠：莎莉、艾米和莫伊（Sally、Amy、Moe）发射到距卡纳维拉尔角1,000公里、8,000公里的地方。这些老鼠是从阿森松岛附近的鼻锥中取出的，生存状况良好。[13]
1961年1月31日，黑猩猩汉姆搭乘红石运载火箭乘坐水星计划舱被送入亚轨道，成为第一只进入太空的猿。哈姆的任务是水星-红石2号。他接受过拉动杠杆的训练，以获取香蕉颗粒作为奖励并避免电击。并在飞行期间展示了在太空飞行期间执行任务的能力。三个多月后，美国透过亚轨道飞行将艾伦·谢泼德送入太空。1961年11月29日，埃诺斯在水星-阿特拉斯5号任务中乘坐水星太空舱绕了两圈，成为第一只也是唯一一只到达地球轨道的黑猩猩。两个月后，水星计划飞行员约翰·格伦绕地球飞行。
1961年3月9日，苏联发射了科拉布尔人造卫星4号，运载着一只名叫切尔努什卡（Чернушка）的狗、一些老鼠、青蛙，以及首次进入太空的豚鼠。所有生物被成功回收。法国于1961年2月22日将第一只老鼠赫克托送入太空。1962年10月又将两只老鼠送入太空。
1963年10月18日，法国用Veronique AGI 47号探空火箭将第一只太空猫费莉塞特发射至太空。这次发射是由法国航空医学研究中心（CERMA）指导的。经过15分钟的飞行和降落伞降落后，菲利塞特被成功回收。菲利塞特的大脑中植入了电极，记录下来的神经脉冲被传回地球。并在经过两个月的分析后被安乐死以便进行尸检。2019年12月18日，一座带有费莉塞特肖像的青铜雕像在法国史特拉斯堡的国际太空大学落成。[14][15]1963年10月24日，第二只猫被CERMA送入太空，但飞行途中遇到了困难而无法回收，1967年3月，法国将两只猴子发射太空。
中国科学院生物物理学所在1964至1966年间先后将白鼠、果蝇、小狗等生物用T-7A探空火箭送上高空[16]
在上升计划期间，两只苏联太空狗维泰罗克（Ветерок）和乌戈廖克（Уголёк）于1966年2月22日搭乘宇宙110号升空，在轨道上待了22天，并于3月16日着陆。直到1971年的联盟11号，人类才超越了这一破纪录的太空飞行，该任务至今仍为太空犬最长的太空飞行。[17]
美国于1966年发射了生物卫星一号，并于1967年发射了生物卫星一号/二号，其中包括果蝇、寄生蜂、面粉甲虫和青蛙卵，以及细菌、变形虫、植物和真菌。[18]
1967年4月11日，阿根廷透过用亚拉拉火箭发射了老鼠贝利萨里奥，该任务后成功回收。目前还不清楚阿根廷的太空动物飞行是否突破了100公里的太空限制。[19]1969年12月23日，作为“圣诞节行动”的一部分，阿根廷使用老人星二号（Canopus II）火箭发射黑帽卷尾猴胡安。上升82公里后成功回收[20] [21]。1970年2月1日，使用X-1 Panther火箭的同种雌性猴子重复了这一经历。它达到了比前身更高的高度，但由于太空舱降落伞失效而无法回收。
1968年9月14日，苏联在探测器5号上发射第一批进行绕月轨道飞行的动物。这些动物包括两只来自霍斯菲尔德的陆龟、酒蝇、黄粉虫和其他生物标本被送往月球进行环月航行。太空舱最后在9月21日于海上成功回收。这些动物均幸存下来，但体重有所减轻。更多的陆龟随后执行了1968年11月的环月探测器6号任务（在12月美国载人阿波罗8号任务之前），四只海龟执行了探测器7号任务，该任务于1969年8月11日（阿波罗11号登月三周后）进行绕月飞行。
1969年6月28日，美国在生物卫星3号上发射了猴子邦尼（Bonny），预定绕地球运行30天，邦尼从经过训练的分配器中喂食颗粒来进行任务操作。然而上空后，邦尼的健康状况迅速恶化，他于7月7日返回地球，并在太空舱在太平洋被发现的第二天去世。[22]
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1970年11月9日，两只牛蛙被发射到轨道上执行了一项单程任务，搭载在轨道青蛙耳石计划的卫星上，旨在更深入了解太空晕动病。
阿波罗16号于1972年4月16日发射，该次任务搭载了线虫。阿波罗17号于1972年12月7日发射，在此次则搭载了五只小袖珍老鼠，分别为费、菲、佛、芬和富伊，它们与太空人罗纳德·埃万斯一同在绕月舱内度过了六天。然而其中一只老鼠在旅途中不幸死亡。[23]
天空实验室3号任务（1973年）则搭载了小袖珍老鼠和太空中的第一条鱼（一条加拿大底鳉），以及太空中的第一只蜘蛛（命名为阿拉贝拉和阿妮塔的花园蜘蛛）。美国于1975年7月15日发射的阿波罗-联盟测试计划中，也搭载了加拿大底鳉。[24]
苏联在此时期也进行了多次生物负荷的“生物计划”任务。在这些发射中，他们搭载了乌龟、老鼠和加拿大底鳉。在1975年11月17日发射的联盟20号上，乌龟创下了动物在太空中停留的持续时间记录，达到了90.5天。此外，1976年6月22日，礼炮5号携带了乌龟和一条鱼（斑马鱼）。[25]
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苏联仍持续透过生物计划进行了八次猴子的太空飞行。在这些任务中，飞行载具也搭载了斑马丹尼奥、果蝇、老鼠、竹节虫卵[26]其中在在1985年的宇宙1667号任务中载运太空中的第一批蝾螈，这些蝾螈的前肢部分被切除，旨在研究它们在太空中再生的速度，以增进对人类在太空中受伤复健的了解。[27]
1985年，挑战者号航天飞机STS-51-B任务上搭载了两只松鼠猴，同时还有24只雄性白化鼠和竹节虫卵。[28]而在挑战者号航天飞机灾难之后，32个鸡胚胎（受精卵）的学生实验在1989年的STS-29任务中被发现号送入太空，以确定太空飞行对受精鸡胚胎的影响。[29]
在苏联的最后几次“生物”计划飞行中，四只猴子进行了太空旅行，同时也携带了青蛙和果蝇。福通计划的飞行中携带了休眠状态的卤虫、蝾螈、果蝇和沙漠蝗虫，1990年，中国发射了豚鼠。[30]
1990年12月，日本新闻工作者秋山丰宽在前往和平号太空站的旅途中携带了日本树蛙。和平号太空站上的其他生物实验也涉及鹌鹑蛋。
1995年3月18日，日本发射了蝾螈搭载在宇宙飞行器装置上。
在1990年代，美国则透过多次的航天飞机任务携带了蟋蟀、老鼠、大鼠、青蛙、蝾螈、果蝇、蜗牛、鲤鱼、青鳉、毒棘豹蟾鱼、海胆、剑尾鱼、松毛虫卵 、竹节虫卵、千屈菜虫、鹌鹑蛋和水母。
2003年，当哥伦比亚号航天飞机进行最后一次飞行任务STS-107中携带了家蚕、转刺蛛、木工蜂、收割蚁和青鳉。 在哥伦比亚号航天飞机灾难发生后的残骸中，则发现一项实验中的线虫仍然存活着。[31]
2006年7月12日，毕格罗宇航发射了创世纪1号，其中太空舱上设有许多小物品，如玩具和由公司员工选择的简单实验，这些实验将透过摄影机进行观察。这些携带的物品包括马达加斯加蟑螂和墨西哥跳豆——含有蛹虱盾蛾活幼虫的种子。 2007年6月28日，毕格罗宇航发射了创世纪2号，这艘太空船除携带了马达加斯加蟑螂，并增加了南非扁平岩蝎和种子收割蚂蚁。[32]
在2007年9月，欧洲空间局的FOTON-M3任务期间，发现了水熊能够在暴露真空10天的情况下存活，在同一任务中，一些蟑螂被装在封闭的容器内，至少有一只雌性在任务期间受孕。 它们返回地球后，名为纳德日达的蟑螂成为第一只在太空中受孕并产下后代的地球生物。[33]
2009年3月15日，在STS-119的倒数过程中，一只犬吻蝠被发现紧贴在燃料箱上。NASA观察员认为，犬吻蝠在航天飞机开始发射后会飞走，但最终结果显示并未飞走。在分析了图像后，支持中心的野生动物专家表示，这只犬吻蝠很可能左翅受伤，并且右肩或腕部有着问题。很可能在发现号进入轨道的过程中死亡。[34]
在2009年11月，STS-129任务将小红蛱蝶和帝王蛾的幼虫带入太空，进行学校实验，同时也携带了数千只秀丽隐杆线虫进行长期的减重研究。
2011年5月，奋进号航天飞机的最后一次飞行STS-134携带了两只金圆蛛，分别命名为葛莱迪斯和艾斯梅拉达[35]，以及一个果蝇群体作为它们的食物来源，以研究微重力对蜘蛛行为的影响。 此外，也将缓步动物和极端嗜热生物送入了轨道。[36][37][38]
2011年11月，福布斯-土壤任务上的“生命间行飞行实验”计划将缓步动物送到火星并返回；然而，该任务未能离开地球轨道。2012年10月，透过联盟TMA-06M运载火箭，32条青鳉被送入国际太空站，置放于希望号实验舱中的新水域栖息地。
2013年1月28日，伊朗新闻机构报道称，伊朗透过“皮什加姆号”火箭将一只猴子送到116公里（72英里）的高度，并成功取回了“货物”。 随后，伊朗的太空研究网站上传了一段18分钟的影片[39]。这段影片后来也被上传到了YouTube。[40]2013年2月3日，在其革命的31周年纪念日上，伊朗成为最新一个将动物送入太空的国家。这些动物（一只老鼠、两只乌龟和一些蠕虫）搭载在卡沃什加尔3号并功返回地球。[41]
2014年1月，国际太空站上研究了皱家蚁的搜寻策略。[42]
2014年7月19日，俄罗斯宣布他们将福田-M4卫星送入低地球轨道（575公里），载有一只雄性和四只雌性壁虎（可能是马达加斯加金粉守宫），旨在研究爬行动物的生殖习性对微重力的影响。[43]然而7月24日，俄罗斯宣布失去对卫星的控制，仅剩下两个月的时间恢复联系，否则壁虎的食物供应将耗尽[44]。虽然在7月28日成功恢复对卫星的控制。但在9月1日，俄罗斯确认五只壁虎全部死亡，表示它们的尸体呈现木乃伊状，似乎显示它们死于冻死。俄罗斯据称已委任了一个紧急委员会来调查动物的死因。[45]
2014年9月23日，SpaceX CRS-4任务向国际太空站交付了20只老鼠，用于研究老鼠在微重力条件下的长期影响。 这是啮齿动物研究硬件系统的首次使用。[46]
2015年4月14日，SpaceX CRS-6任务向国际太空站交付了20只C57BL/6NTAC老鼠，用于评估微重力对老鼠的肌肉、骨骼和肌腱质量的长期影响。[47]
2016年4月8日，Rodent Research 3任务透过SpaceX CRS-8向国际太空站交付了20只老鼠。 由礼来公司赞助的实验研究了抑制肌肉骨骼和肌肉萎缩症。老鼠被在航天站上安乐死并解剖，然后被冷冻以便将来进行进一步的研究。
2018年6月29日，SpaceX龙飞船佛罗里达发射，携带20只老鼠。这些老鼠于2018年7月2日抵达国际太空站。作为研究地球生物在太空中的生理和睡眠时间对压力反应研究的一部分。[48]
中国的嫦娥四号月球登陆器携带了一个重量为3公斤的密封容器，其中包含种子和昆虫卵，以测试植物和昆虫是否可以在月球上孵化和共同生长。[49][50]
2019年4月11日，以色列的创世纪号太空船因在下降过程中引擎故障并失联，最后坠毁于月面，它的有效载荷包括数千只缓步动物。尽管尚不清楚它们是否在撞击中幸存下来。[51]
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2021年6月3日，SpaceX CRS-22任务成功将缓步动物（水熊）和夏威夷短尾鱿鱼送入国际太空站。这些鱿鱼在刚孵化时就被发射升空，科学家将对它们进行研究，以了解它们是否能够在太空中将共生细菌融入其发光器官中。[52]
另见
- 生物航天
- 爱丽丝·金·查塔姆：美国设计师，为首批进入太空的一些动物设计设备
- 费利克斯一世：1958-59年巴西陆军取消的发射太空猫项目
- 登陆月球的物种列表
- 模式生物
- 在太空的猴子和猿
- 太空植物
参考来源
外部链接
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