2008年2月7日,亞特蘭蒂斯號航天飛機搭載著歐空局研制的哥倫布艙升空,并成功的將其安裝在國際空間站上。哥倫布艙裝備了多種實驗設備,為人類進行科學研究提供了豐富的資源。哥倫布艙內搭載的“生物實驗室”機柜安裝了一臺具有實時在線檢測能力的分析儀器——紫外可見分光光度計,對空間生命科學實驗的過程產物進行在線檢測。
“生物實驗室”機柜上的相關設備
“生物實驗室”機柜專門用于在微重力下開展微生物、細胞、植物等生物學實驗,支持對植物、無脊椎動物、微生物、動物細胞和組織的生物研究。機柜的左半邊為自動部分,右半邊為手動部分。 宇航員通過機柜的右半部人工加載具體的生物學實驗載荷。在加載完畢后,機柜的左半部分可以進行一系列自動化操作,為生物學樣品提供環(huán)境控制并對實驗過程產生的液體樣品進行實時在線分析觀測。在“生物實驗室”機柜頂部,有兩臺自動分析儀器:一臺顯微鏡和一臺紫外可見分光光度計。紫外可見分光光度計可對液體樣品進行實時在線檢測。
生物實驗培養(yǎng)箱:生物實驗培養(yǎng)箱位于機柜的左半邊中間,屬于自動化操作部分。生物實驗培養(yǎng)箱內有兩個離心機轉子,在轉子上面安裝了6個標準生物實驗容器。具體的生物學實驗就是在這樣一個個生物實驗容器內進行的。每個生物實驗容器上都有溫度和壓力傳感器、電源和數(shù)據接口 以及空氣過濾接口。在生物實驗容器底部平面還有一些為自動操作機構定制的接口,例如能對生 物實驗容器注入水和營養(yǎng)液的隔膜及能被自動操作機構推拉旋轉工具操作的接口等。自動操作機構通過這些接口將實驗過程中的液體自動轉移到紫外可見分光光度計,再由紫外可見分光光度計對液體進行自動分析。
自動操作機構:生物實驗培養(yǎng)箱上面一點位置的就是自動操作機構,它是“生物實驗室”機 柜實現(xiàn)自動化的關鍵機構。自動操作機構搭起了生物實驗容器中實驗樣品與“生物實驗室”機柜頂部自動分析儀器之間的橋梁。自動操作機構擁有靈活的機械臂,使用液體轉移針管將在生物實驗容器中產生的生物學實驗液體產物送到自動分析儀器,讓自動分析儀對樣品進行實時在線分析。
紫外可見分光光度計是一種分析檢測儀器,利用朗伯比爾定律(吸光度與濃度的關系)通過測量樣品的吸光度來得到樣品濃度。
紫外可見分光光度計的設計參數(shù):紫外可見分光光度計的光源為氘燈和鎢燈的復合光源,通過光纖傳輸光能;樣品池為封閉式流動樣品池;后端探測器為兩個蔡司公司生產的紫外、可見光波段探測器。蔡司探測器內部的分光器件選用了平場凹面全息光柵。平場凹面全息光柵兼具色散和成像功能,將入射狹縫像色散后,成像于后端的線列探測芯片上。因為只使用了一個光學元件, 所以此結構具有緊湊、牢固的特點。