常见微重力实现和模拟的方式及微重力下细胞、组织培养实验的开展

其次，微重力环境和模拟微重力效应是两个不同的概念，微重力环境是真正意义上的微重力，就是处于其中的物体，受到的重力是小于1g的，但模拟微重力却不是真正意义上的微重力环境，处于其中的物体，仍然受到1g的重力的，但作为处于其中的生物体，比如植物或动物的细胞或组织，处于这种模拟的微重力环境下，其生长发育的结果会表现出一些与1g重力场下的生长的结果不太一样的特征，而这些特征却几乎与处于微重力环境下的植物、动物细胞或组织的生长结果一致，也就是说，虽然并非处于真正的微重力环境下，但却表现出了微重力环境下的某些特征，这就是模拟微重力效应。

通常，我们可以通过像空间站、在轨飞行器、亚轨道飞行器、飞机的抛物线飞行、落塔或单轴、双轴回转仪等建立微重力环境或微重力效应模拟的场景以服务于科学研究。当然不同的方式其产生的微重力的效果是不一样的。一般，在空间站内或在轨飞行器内可以可以达到10^-4（即0.0001g)g的真实微重力环境，当然，这是理想的开展微重力环境下细胞、组织培养研究的空间，但因其资源有限、耗资巨大，因而不是适用于每一项实验的。在亚轨道飞行器内，可以产生10^-2（即0.01g）的微重力环境，比如火箭，这也是真实的微重力环境，但一般维持这一微重力的时间只有5-10分钟，因此，并不适宜科学实验，切成本昂贵。另外，当飞机沿抛物线飞行时，也会存在一个微重力阶段，这个微重力也是真实的，微重力值约10^-2（即0.01g）g，但维持的时间一般20左右，还有就是采用落塔产生真实的微重力，它利用的就是物体在真空状态下的自由落体，其加速度刚好等于1g，考虑的空气阻力等等，落塔能够产生10^-2（0.01g）g的真实微重力环境，但持续的时间更短，一般不超过10，因为根据自由落体的公式计算，每加速度接近10米，10就相当于下落100米，还要考虑到便于实验样品回收而设置的减速过程，塔的高度要超过150米以上，因此，方式获得的微重力环境也是十分有限且昂贵的资源！

因此，为了满足大多数科学研究的需要，既要达到一定的微重力效果，又要能够长时间的使用、可重复的使用，当然成本也不能太高，这就产生了微重力效应模拟系统，比如回转器，这些系统一般可以模拟10^-2或10^-3（即0.01g或0.001g）g的微重力效应。比如我司自主设计的DARC-G通用重力环境模拟细胞（即二轴3d回转细胞培养系统）可以模拟0.001-6g的重力水平，支持数款模块可切换，以应对不同实验需求，让细胞可以在三维环境中生长！