国际空间站配备了多种设施用于空间生物学实验。其中，哥伦布舱内有专门的生物实验室，包括培养箱、显微镜等。星辰服务舱和哥伦布舱的外表面设有暴露设施。空间站还配备生长室和动物栖息地，可维持和监测微生物、动物等长达 180 天。这些单位包括各种培养室、生物技术样本温度控制器、欧洲模块化栽培系统等。

此外，还有用于生物处理的 NASA 商业通用生物处理装置，以及用于冷冻储存和运输样本的冰柜。手套箱提供封闭工作空间，离心机提供人造重力。尽管离心机住宿设施原本为飞行而设计，但项目被取消，使研究界失去了相关机会。

哥伦布舱内有专门的生物实验室。这种由欧空局开发的双层机架用于对微生物、细胞、组织培养物、小型植物和小型无脊椎动物进行空间生物学实验。BioLab包括培养箱、显微镜和分光光度计。两台离心机提供人造重力。它还配有手套箱以及冷却器和冷冻装置的组合。BioLab的日本对应物是Saibo（意思是“活细胞”）实验架，它由一个超净工作台、一个带显微镜的手套箱以及一个细胞生物学实验设施（配有培养箱、离心机和监测大气气体的传感器）组成。（图1.1）。

星辰服务舱和哥伦布舱的外表面设有暴露设施，允许将实验短期和长期暴露在太空条件和太阳紫外线辐射下。Expose设施可容纳照片处理、光生物学和外太空生物学实验。

国际空间站还配备了独立控制温度、光照和大气成分的生长室和动物栖息地。它们能够维持和监测微生物、动物、水生以及植物细胞和组织培养长达180天。水生栖息地可容纳小型淡水生物，用于支持卵生成研究，以便在所有生命阶段进行检查。动物栖息地最多可容纳六只老鼠或十几只老鼠。这些栖息地与容纳怀孕小鼠及其后代（从出生到断奶）的另一个隔间兼容。植物单元能够在生长和发育的各个阶段支撑不同高度的植物标本。昆虫栖息地支持果蝇和其他昆虫进行多代研究和辐射生物学。蛋孵化器支持小型爬行动物和鸟类蛋在孵化前的孵化和发育。

这些单位包括：

（a）NASA高级生物研究系统（ABRS）有两个培养室，用于培养各种生物有机体，包括植物、微生物和小型节肢动物（昆虫和蜘蛛）。

（b）生物技术样本温度控制器(BSTC)可以在微重力下生长和维持哺乳动物细胞培养物。

（c）欧洲模块化栽培系统（EMCS）正用于多代实验和研究重力对种子和植物以及蠕虫和果蝇等其他小生物体早期发育和生长的影响。

（d）CSA的Eosteo骨培养系统为骨细胞在微重力下生长提供了合适的条件。

（e）日本宇宙探索机构（JAXA）水生栖息地（AQH）拥有两个水族馆、自动喂食系统、产生昼夜循环的LED灯以及用于观察的CCD摄像机，能够在太空中用小型淡水进行各种繁殖实验鱼，例如青鳉鱼或斑马鱼。

（f）ASI和NASA开发的小鼠抽屉系统(MDS)用于研究哺乳动物胚胎发育的器官功能。使用MDS进行的研究类似于人类研究计划，但可以更好地关注微观层面。

（g）最后，LADA温室用于在国际空间站俄罗斯部分种植植物。自2002年启动以来，它支持了一系列基础植物生物学和太空农业实验，种植了多代甜豌豆、小麦、西红柿和生菜（供机组人员享用！）。

生物加工：

NASA商业通用生物处理装置(CGBA)提供可编程、精确的温度控制（从冷储存到可定制的培养箱），可用于各种生物学研究，例如蛋白质晶体生长、小昆虫栖息地、植物发育、抗生素-产生细菌和细胞培养研究。

ESA还使用蛋白质结晶诊断设施(PCDF)通过动态光散射(DLS)、马赫-曾德干涉测量(MZI)和经典显微镜等非侵入式光学技术来研究蛋白质晶体生长条件。了解晶体如何在纯扩散条件下生长有助于确定设置，以使有机晶体尽可能。然后，这些晶体在地球或船上进行保存和分析，以推断蛋白质的三维形状。

冰柜：

冰柜可以冷冻储存和运输在国际空间站收集的样本，以便稍后返回地球。共有三台ESA建造、NASA操作的冷冻机，称为国际空间站负八十度实验室冷冻机(MELFI)，每台冷冻机可容纳175L的样品，储存温度范围从+4°C到低至-80°C。NASA通用实验室主动低温国际空间站设备冰箱(GLACIER)还可用作在轨超冷冷冻机（低至-165°C），容量为11.4L。这些冷冻机具有特殊的“阻尼”机制，可确保该微重力水平不受人类或机器活动的干扰。较小的设备体积为4.2L，温度范围为-20°C至48.5°C，可用作冷冻柜、冰箱或培养箱。Kriogem-3M是一款俄罗斯冷藏培养箱，用于存放生物样本。

手套箱：

定期采样是自动进行的或由船上工作人员进行的，以确保剩余材料不受干扰。采样显然是经过仔细计划和最小化的，以防止振动和其他不需要的重力。手套箱提供了一个封闭的工作空间，用于进行实验和处理研究生物体。它们为国际空间站上的液体、燃烧和危险材料的实验提供了安全壳和安全的研究环境（图1.2）。

手套箱(MSG)确保危险物质不会漂浮在机舱周围。机组人员通过配备坚固密封手套的端口进入工作区域。视频系统和数据下行链路允许从地面控制封闭的实验。便携式手套箱（PGB）是一种较小的手套箱，可以在国际空间站周围运输，并用于为任何实验室模块中的实验提供两级密封。通过将PGB放置在较大体积的MSG内，甚至可以实现三级遏制。

离心机：

上述设施内设有数台机载离心机。这些离心机为微重力实验提供1g控制。然而，国际空间站上缺少的空间生物学工具是多功能离心机，它能够探索10-6至1g之间的重力水平范围，以便研究某些现象的重力阈值。这个多重力研究设施将有助于确定人类人造重力的参数。

离心机住宿设施（CAF）最初是为在国际空间站上飞行而设计的。尽管飞行模型已建成并准备发射，但该项目被取消。该NASA-JAXA设施可以提供10-6至2g的人造重力。为细胞、简单生物体、植物和动物提供了合适的培养箱和生长室。一些栖息地通过安装在直径2.5米的离心机上，具有高达2g的可选重力水平的实验能力。其他栖息地配备了内部离心机，

它提供了从0.01到1.5g的可选重力水平。应该为长期暴露在微重力下的空间生物学研究提供的机会。不幸的是，研究界永远失去了CAF本来可以提供的机会。

图 1.1 一名宇航员在国际空间站基博实验室的赛博架上进行生物实验

图 1.2 一名宇航员在国际空间站哥伦布实验室的微重力科学手套箱(MSG)内进行生物学实验