本文来自微信公众号： 格致论道讲坛 ，作者：李天达，原文标题：《成为一只“航天鼠”有多难？跑得快、转不晕不算啥，关键是后面这两关 | 李天达》
亲爱的各位同学们、老师们，我是来自中国科学院动物研究所的李天达。
大家都知道，2025年11月份，我国空间站第一次上星了4只可爱的小老鼠。所以今天我来这里跟各位老师同学们一起分享一下，我国空间站第一次上星小老鼠的精彩故事。
飞天前的准备
已完成：10%//////////
大家都知道，1961年苏联的宇航员加加林首次进入太空。人类在探索太空的过程中，为自己的生存探索了新的空间。同时也为我们开展科学研究提供了一个独特的场景。
人类已经上天了50多年了，现在为什么又要去送小老鼠上天？
主要是回答两个问题：一是我们想看包括小鼠在内的哺乳动物到天上之后，有什么样的生理变化和反应。如果长期在太空中生存，又会有哪些适应性的变化。同时小鼠的繁殖周期都非常快，我们希望知道，小鼠在天上是不是也能够繁殖。
那我们要选择什么种类的小鼠呢？这是我们选择的C57BL/6J品系的小鼠。
大家印象中实验小鼠都是什么颜色的？小白鼠。这次老师用的是小黑鼠。这种黑色小鼠是一种近交系老鼠，相比于白色的小鼠，它的个体差异非常小，实验的均一性会非常高。同时因为是近交系，它对于饮食的需求和活动量都显著地低于白色小鼠。所以它是一个特别适合开展空间科学实验的小鼠品系。
我们的小鼠非常洁净，是无特定病原体的小鼠，也叫SPF级。就是说它本身不携带对人类和动物有危害的病原体，对航天员和小鼠本身都是非常安全的。
那么选哪些小鼠上天？我们参考了航天员筛选和训练的逻辑，不能随随便便找一只老鼠就送上太空。
我们主要从三个方面去筛选：生理、心理和体能。主要是看小鼠心理上的耐受力，在逆境当中能不能够保持开心的状态；还有生理的变化，它的能力是不是足够强；同时体能也要好，比如说操场上跑一圈，哪些老鼠能够跑第一。
所以我们就特意为航天鼠制定了一套筛选和训练的逻辑。
首先要过的就是体能关。小鼠要在我们的跑轮上——圆柱体型的跑轮——持续地跑110秒，跑很多圈。跑的速度快的、坚持时间长的这些小鼠，我们会把它保留下来。
第二关，我们要看眩晕之后的小鼠能不能走直线。这里可以看到，我们做了一个X轴和Y轴的旋转仪。旋转之后还要让小鼠走一个独木桥，走直线。看看它是不是能够抵抗住未来到天上去的这种眩晕状态。
▲抗晕关：前庭功能
接下来是智商的训练。这是一个迷宫实验，我们通过食物的诱导，看小鼠能不能够在特定的时间内去探索更多的区域，是不是有更好的空间记忆。我们希望它能够很好地应对，找到在天上特定位置处存放的食物以及水。
▲智商关：迷宫实验
最后我们要给小鼠设置一个独特的环境。小鼠不能像在地面一样，有一个特别舒适的环境，所以我们给小鼠研发了一个“家”。新家也需要适应，所以在发射场的时候，我们就提前让小鼠适应我们的环境。
大家可以看到，这个位置我们放了一个弹簧。
小鼠是穴居动物，它特别喜欢钻洞。所以我们希望设置这样的一个圆洞，能够减缓上行和返回过程中给小鼠的冲击；同时也给小鼠提供一个可玩耍，或者是可适应的环境，这样它可以在这里更多地运动。
想成为一个航天鼠并没有那么容易，需要从300只小鼠里进行筛选。
这300只小鼠经过了三轮的实验，最终从这里边挑选了48只。我们把它们送到了酒泉发射场，进行了进一步的研究。
最终我们选择了4只小鼠，装载到单元内然后送到太空上去。我们也准备了很多不同组别的对照组，用于跟上天组进行对照研究。
现在老鼠有了，那我们拿什么装置给它送上天呢？我们中国科学院动物研究所和中国科学院上海技术物理研究所一起合作，给老鼠做了一个非常舒适的家。
▲饲养装置
这个家由两部分组成：实验装置与实验单元。大的装置叫小型哺乳动物实验装置。而小鼠在这两个单元里，每个单元装两只小鼠，一共4只。这个装置是在2025年9月份，随着天舟货运飞船提前送到空间站的。小鼠则是2025年10月31日在甘肃酒泉，乘坐神舟载人飞船上的天。
到太空之后，航天员就会将我们的小鼠单元，就是这两个小单元放入装置里进行饲养。装置下层是用一个氧气瓶进行供氧，而它代谢和呼出的废气则通过一个净化装置进行净化。
不像地面，天上缺少重力，宇航员排泄是需要去专用的厕所的，但动物不会用这种专用厕所。缺少重力，排泄物就会漂浮在空中。曾经有动物上天之后，因为一些排泄物导致窒息的情况。我们不希望小鼠排的便，排的尿四处乱飞，所以做了一个很有意思的设计。
▲排泄物收集模块
我们做了一个排泄物收集模块：这上面有两个风扇，会定向吹出一个风场。这样，小鼠排出的粪便能够集中地收集，不会乱飞。
我们在小鼠的房间里安装了24小时的监控。监控白天用工作照明，能够更清晰地看到小鼠的状态；夜晚使用了红外照明，不会打扰小鼠。白天和夜晚模仿得跟地面的状态一样，每12个小时轮换一次：早上7点我们开灯，晚上7点就把灯关掉，模拟夜间的状态。
▲视频监测系统
大家知道小鼠是白天活跃，还是晚上活跃吗？晚上一定是更活跃的状态，所以大多数的饮食和饮水的情况都是在晚上发生的。
我们也提前做了一个基于人工智能的小鼠行为评价平台，在地面上能够实时看到小鼠的运动状态：什么时候睡觉？小鼠之间有没有互动？它吃了多少食物？我们都可以通过这样的系统去做实时追踪。
▲空间站小鼠AI监测分析与决策支持平台
小鼠的空间站生活
已完成：40%//////////
一切准备就绪，在2025年10月31号晚，我的同事们在甘肃酒泉送这四只小老鼠进了发射塔架。当航天员进去之后，我们随之把小鼠也塞到了载人飞船里。它们跟着飞船进到了离地面300到400公里之外的空间站。
大家觉得空间站可能离我们很遥远，实际它的垂直距离只有300到400公里，也就刚刚是北京到沈阳的距离，可能还更短。所以实时通话都是可以顺利进行的。
同学们有没有发现一个细节，照片里并没有我在。那个时间我提前两天回到了北京，因为我要去北京观察小鼠的状态，看看航天员是不是把我们的实验单元顺利地插入到了装置里。所以未来的若干天，我就一直在北京看着小鼠的状态，一直到小鼠回来的前一天。
起初小鼠状态非常好。这是我们装置内的一个垂直相机拍摄的视频，记录了小鼠在火箭上行之前的一段等待的过程，它们跟航天员一样，也很紧张。
第一次要进太空了，它们可能会有些紧张，但是仍然还能保持一个很好的情绪。到了11月1日早上，航天员把实验单元放到了小鼠的装置里，我们就可以在地面随时观察到小鼠的状态了。
这是红外拍摄的视频。右侧我们把两只老鼠做了标记，一只标了红色，一只标了绿色。大家可以看看这是什么动作，它们是在梳理毛发。大家养的宠物比如猫狗都有这样的一个特征，会梳理自己的毛发。小鼠也很爱干净。
这个视频是它们在单元内进行探索。刚才我也讲到了，我们设置的弹簧管也是小鼠活动的一个主要的娱乐设施，所以它们特别喜欢在管内睡觉还有活动，偶尔它们睡觉的时候还会抢弹簧管。
排便也是很正常的，这里可以看到排出的粪便。稍晚粪便会通过风场直接收集到整个单元底部。
▲排便
小鼠还会排尿，黄色的就是它们排的尿液。它们排到我们的单元最前面的一个玻璃面板上。
▲排尿
后来我们分析为什么小鼠愿意往这个方向排。因为在地面上，在适应性饲养的过程中，小鼠是没有这块面板的。小鼠很爱干净，它们会把一个不熟悉的地方当做厕所，所以就定期地往玻璃上去排尿排便。这导致在后期的时候，整个玻璃就被它们弄得很脏，我们没有办法看到它们更多的行为。我们觉得它们也很害羞，可能不想让我们看到。
除此之外还有睡觉。航天员睡觉都是绑着扎带，把自己束缚到床上，从而获得一些安全感，便于深度睡眠。实际上小鼠在最后几天的时候，也保持深度睡眠的状态。
▲深度睡眠
一开始它们随便拿爪子勾在一个位置上就可以进行睡眠。时间更长了的后，它们就可以飘着睡了，而且飘着睡还能进入深度睡眠。
▲漂浮睡眠
这过程中有1-2个小时，我有时都觉得这个老鼠是不是出现了一些意外，但实际上它是进入了深度睡眠的状态，没有任何问题。
小鼠还会伸着脚去睡觉，这个很有意思。
刚才说单元已经变脏了对不对，这意味着什么呀？意味着时间变长了。你看小鼠的活动状态整体跟前几天已经不一样了。它们会通过非常小的尾巴的助力、腿部轻轻的助力就可以进行漂浮。它们已经非常快速地适应了空间的环境状态。
还有它们吃了自己的粪便的视频，这也是小鼠调整自己微生物肠道菌群的独特形式。
▲摄食污物
我们通过人工智能，对小鼠前面几天的活动做了一些评判。大家可以看到它们的睡眠状态、运动状态，饮食、饮水的频次，都证明它们适应得很好。所以老师当时觉得很开心。
小鼠的“空间站救援”
已完成：60%//////////
原本4天后实验就结束了，我准备从北京坐飞机回去接老鼠了。但是意外就这么来了。神舟二十的返回飞船被太空碎片撞了，导致无法按期回来。
但我们备的粮食，本身就是按照两批航天员交接的时间去储备的。计划是5天返回地面，所以我们备了10天粮食。但现在根本就不知道哪天它才能回来，还能不能回得来。
▲食物存量变化及预测
所以我们整个项目团队非常焦虑。那段时间考虑的是：我们用什么方式给老鼠补充水？以及怎么补充粮食？补充水很简单，我们用了航天员的饮用水。
但粮食怎么办？
所以我们接下来的几天，就开始了24小时、不眠不休的工作。我们每天在北京、上海和酒泉，要开将近12个小时的线上会，一直在沟通给它们喂什么。
原本计划是11月4日小鼠就回来。但目前情况是飞船归期未定，而小鼠到了11月9日就没有粮食了。大家知道，最终神舟飞船回来是11月14日，所以原本是5-7天的出差变成了超长加班。小鼠还没有吃的，所以它们很难熬过那几天。
那最终小鼠吃的什么？
我们首先拿到了航天员的饮食清单，从清单里找到了几项备选食物。
比如说压缩饼干，压缩饼干特别好；第二个是韧性饼干，就是我们吃的老式的饼干；还有豆浆，苹果胡萝卜汁。都很好，我们要选一选哪一个更好。
我们平衡了很多因素，比如如果采用了压缩饼干，可能会带来一些安全性风险，所以没有选用。比如牛奶，为什么不给小鼠喝牛奶，因为小鼠乳糖不耐受，如果喂了牛奶的话，它可能因为肠道的一些不适应迅速死掉。
后来我们选择了豆浆。
下一个问题来了，我们该喂多大浓度的豆浆呢？
我们在地面开展了非常多的实验，最终找到了一个既能够保证小鼠的营养，同时也能降低水嘴堵塞风险的方案。如果没有食物的话，其实小鼠能活的时间还比较长；但如果没有水的话，它的健康风险就会越来越严重。
经过了多少个不眠的夜晚，就这样从11月1日就到了11月14日，我们在酒泉顺利地把四只老鼠接回来。
小老鼠回到地面之后很虚弱，除了对重新出现的重力很不适应以外，在天上饿了几天可能也是一个因素。我们就给它们做了一个全面的体检。
老鼠很快速地适应了地面的重力环境。
▲小鼠状态回复，开始进食
后来我们就在地面的笼具里查看它们恢复期的状态。
跟各位同学们分享的是，回到地面这只母老鼠已经顺利地生产了子代。它的整个身体恢复的还是非常好的。
▲实验室中，空间组小鼠已恢复正常
载人航天精神
已完成：90%//////////
我们整个项目的首次提出和首次规划是在2016年，十年之后，我们才把工作做成。
下一步，我们就会把动物聚焦在更高级的、跟人类遗传距离更近的非人灵长类，也就是猴子身上。我们希望用猴子能够进一步地代替人去开展一些更深入的研究。
这个工作不是我一个人做的，也不是几个人做的，背后是一个大团队。这里边包括中国科学院的空间应用中心、中国科学院动物研究所和技物所。
动物研究所团队主要是做科学研究，实验动物中心的几位老师一直在很好地呵护着我们的小鼠。上海技术物理研究所主要是研发了空间站上面老鼠的家，那个装置和单元都是这些工程师们去研制出来的。
在这个过程中，我们带着几个研究生，在甘肃酒泉待了56天。当中度过了很多不眠的夜晚，所以大家每次开会的时候，经常还会“吵吵架”。每天都是非常艰难的状态。老师们都说：“下次再有机会跟同学们或者是跟公众分享的时候，要好好诠释一下载人航天精神。”
这个精神其实就是：特别能吃苦，特别能战斗，特别能攻关，特别能奉献。
这项工作就是三五十个人、为期十年的准备、两年的研发，以及几个月不眠不休地工作才实现的。
今天的分享就到这，谢谢大家。