目前美國科學家正在進行“用聲音創造有形世界”的研究。而這個研究的背景就是太空環境。
這壹研究源自壹群研究生的奇思妙想———妳能僅僅用聲音創造出壹個固態的三維物體嗎？
這聽起來似乎有些不可理喻，但美國佐治亞科研所的這幾名研究生認為，這壹設想絕不是在盼著天上掉餡餅。他們計劃在明年發射的美國航天飛機上建壹個“聲音工廠”進行這項實驗。
到目前為止，這壹計劃進行的前期實驗所取得的成功讓所有參與者都驚嘆不已。每年美國航空航天局都為學生安排壹段時間，讓學生在KC－135飛機上進行壹些讓人看好的實驗。KC－135飛機每次飛行時間為2至3小時，其間飛機以40個到60個拋物線軌跡飛行，每次作拋物線飛行時，研究人員大約有30秒鐘的時間處於失重狀態，他們的實驗就是在這壹特殊環境下進行的。
這群研究生的計劃是這樣開始的：他們找到佐治亞科研所空間工程系教授科默拉斯作為導師，並從壹本名為《在失重狀態下進行學術研究的機會》的書中發現壹個研究課題———利用聲音在壹個屋子裏懸浮起壹小塊物質。這壹構想實際上是將某種物質融化，然後使其在失重狀態下冷卻，可以使之形成壹個球狀物。科學家認為，學生們的實驗壹旦成功，對於精密儀器制造業將是壹個很大的推動。
科學家說，這壹構想實際是“聲音懸浮”現象，研究是有可能實現的。在密封的房間裏，聲波從前方的墻壁傳到後墻，然後再反射回來，與新的聲波重疊，如果房間的長度正好與聲音的波長壹致，發出的聲波與反射回來的聲波在同壹時間會結合成壹道“直立的波”，而這壹“直立的波”是寂靜無聲的。由於周圍氣壓高，任何物體壹旦處於“直立的波”的位置，移動起來會很困難。
科默拉斯領導的研究小組經過詳細推算後發現，如果聲音的頻率恰到好處，在氣壓最小的地方將會形成壹片平展的無聲區域，以垂直態橫貫房間。科學家認為，如果在音樂廳出現這種情況是不堪設想的，因為那意味著有壹排的聽眾什麽都聽不到了。但是在壹個沒有重力的房間裏，結果只有壹個：“聲音懸浮”使物質形成“壹堵墻”。科默拉斯意識到通過這種方式可以形成某種固態物質，從而又誕生了“聲波塑形”這壹構想。
科默拉斯說進行這樣的實驗十分簡單，只需通過亥姆霍茲方程式計算，即可為某房間選擇壹個合適的聲音頻率，然後將物質塑造成想要的形狀。科學家計算出，當聲音頻率在800赫茲或1600赫茲時，無聲區域正好與房間等寬。但是，實際驗證的過程是艱辛的。
學生們用塑料制作了壹個簡單的“聲波塑形”盒，在盒子的壹內側安裝壹個家用立體聲擴音器，然後向盒中倒入壹些直徑僅幾毫米的聚苯乙烯小球。他們將聲音盡可能地放大，但這些小球並沒有移動。他們更換了多次擴音器，小球還是無動於衷。科學家認為，這可能是因為盒子不隔音的緣故。直到1997年4月，研究人員第壹次在航天飛機上用隔音盒子進行了實驗。在航天飛機開始第壹段拋物線飛行時，研究人員將聲音的頻率穩定在800赫茲，當航天飛機進行幾秒鐘的自由滑行時，盒子裏的聚苯乙烯小球立起來，形成壹道墻。實驗成功了！後來研究人員又先後在太空進行了7次實驗。其中壹次，他們將聚苯乙烯泡沫、做糕餅的材料及其他壹些物質的碎屑混合在壹起放入盒中，結果發現，比起單壹物質，不同的物質的混合物更容易聚合在壹起，這是利用聲音將合成物塑造成形的技術的關鍵。科默拉斯確信，如果使用大小合適的盒子和頻率合適的聲波，可以把物質制造出各種各樣的形狀。
據悉，為支持科學家開展這項實驗，美國航空航天局在航天飛機上特別預留了壹個實驗的空間。明年3月，研究人員將在太空中進行另壹項實驗，以證明三維立體的造型不但可以制造出來，而且還相當持久堅固。屆時，在壹個高30厘米、直徑4厘米的圓柱體中，聲波將使粉末狀的松脂形成壹個直徑2.5厘米的圓盤，然後研究人員再將膠水塗抹於圓盤上，並精確計算好時間，以保證在航天飛機再次進入大氣層時，膠水已滲入松脂並凝固。這個實驗旨在測試在太空中制造材料是否能經受住大氣壓力，這也是這項技術能否應用的關鍵。科默拉斯認為這是在太空建立壹個永久“聲音工廠”的第壹步。
科默拉斯認為，以太空為基地，將“聲波塑形”技術應用於飛機設計與制造，將使飛機制造業極具市場競爭力。科默拉斯還說，只要原材料到位，不需用夾具，太空“聲音工廠”即能按照要求簡單、快速地制造出復雜精密的儀器或零部件，然後運送到地面。
雖然目前佐治亞科研所沒有為該項目提供科研經費，各航空公司或其他壹些潛在的合作夥伴也不願出資贊助此項研究，科默拉斯對此仍表現樂觀。他認為，將來會有越來越多的人移居太空，他們需要在太空建造實驗室、辦公室、廠房以及居室。如果通過航天飛機將建材運送到太空，不但要花費好幾年時間，而且造價不菲：將某壹物體發射到太空固定軌道上目前的成本是每千米10000美元。而壹座建立在太空中的“聲音工廠”將使這些難題迎刃而解。只要有原材料，比如利用月球上的礦產，壹間浴室大小的車間，壹個麥克風和壹臺計算機，妳就可以制造出任何妳想要的東西。
日本壹家釀酒公司宣稱，計劃釀造第壹批“太空啤酒”，這些啤酒將用國際空間站曾經存儲的大麥進行釀造。
研究人員稱，這項計劃將是未來人類擴展在太空領域生活的壹部分，很可能當宇航員辛苦地完成壹次太空行走之後會舒服地飲用壹杯冰啤酒。日本劄幌市釀酒廠稱，首批太空啤酒可能是由2006年在國際空間站上保存5個月的第三代大麥粒釀造的。該釀酒廠主管JunichiIchikawa告訴媒體記者，“我們希望能夠在今年11月完成啤酒釀造，到時宇航局們將有幸品嘗到太空第壹杯啤酒!”
劄幌釀酒廠工作人員表示，該公司將有足夠多的太空大麥能夠制造出100瓶啤酒，但是並未直接計劃將太空啤酒投入到商業銷售領域。據了解，該公司與日本岡山大學生物學家ManabuSugimoto副教授實現了技術合作，他曾參與完成了俄羅斯壹項太空計劃——如何在太空中培育可食用植物。他指出，大麥可以生長在惡劣的環境中，比如較高和較低的溫度下，並且富含纖維和營養成分，進行太空農業種植非常理想。在未來，我們可以實現在太空中延長生存時間，並培育農作物維持自身生存。
到目前為止，科學家尚未發現地球和太空上種植的大麥有任何差別，ManabuSugimoto將於7月份將該研究中的太空大麥DNA分析遞交至加拿大研究會議上。他說：“最後，我希望我們的太空研究不僅僅能夠生產太空食物，還能夠更多地喜歡太空食物和學會享受太空生活。”這是目前最新的關於食物的太空實驗。
俄羅斯“動力”火箭航天公司領導人·塞瓦斯蒂揚諾夫對外界宣稱，未來的國際空間站將成為壹個名副其實的太空加工廠。
尼古拉·塞瓦斯蒂揚諾夫表示，今後，他們將考慮讓國際空間站成為壹個太空港，執行太空任務的宇航員們不僅可以在這裏工作和生活，而且他們還能夠在與國際空間站連接的小型工廠和實驗室內從事其他科研活動。
為了實現這壹計劃，俄羅斯“動力”火箭航天公司和“進步”中央特種設計局將聯合實施壹個名為“眼睛”的項目。為此他們還將培養壹大批年輕的宇航員。
根據當前的計劃，國際空間站將在2011年建成。在此之前，美國計劃進行14次飛行任務來完成空間站的建設，歐洲提供的“哥倫布”號實驗艙和日本建造的“希望”號實驗艙。這些上億美元的實驗艙將大大擴展空間站的實驗能力，為人類登陸月球和火星提供關鍵性研究工作，如空間醫學和輻射防護。
中國在利用太空生產藥物方面可以說走在了世界前列。
在我國每壹次飛船發射時都有許多種類的生物經過有關部門嚴格審批之後有幸擠上飛船回收艙內的有限空間。科學家僅僅是給這些生物壹次太空旅遊的機會嗎？顯然不是。當這些生物到達地面的時候，科學家發現，他們發生了奇異的變化。太空中無重力、無空氣對流的環境為制造新藥提供良好條件。如幹擾素，20世紀末在美國是利用遺傳工程技術由生物細胞制取，純度很低，因為要把它從100多種其他生物細胞產生物的混合體中分離出來，操作要非常小心，速度很慢，否則溶液中的混合物容易上升或下沈。太空中由於沒有重力，不會出現這種問題。科學家相信，在太空中制造的幹擾素純度是地球上制造的100－400倍。
在我國每壹次發射神州號系列飛船時，都會搭載壹些盛放著微生物的小小試管。當這些試管在太空中遨遊數天之後，裏面的微生物就成了科學家們尋找新藥物的珍貴來源。這種奇怪的變化是怎麽發生的呢？由於太空與地面的環境有很大的差異，生物在這種特殊環境的影響下容易發生壹些基因變異。有時候人類希望生物長成我們希望看到的那個樣子，例如青椒、西紅柿等瓜果蔬菜，希望它個兒越大越好，從科學家的角度來說，就希望它們的基因能夠朝這個方向變異，太空環境恰恰滿足了科學家的這個要求。
微生物是目前藥品的主要來源。但因為有些藥物的生產能力非常有限，因而價格昂貴，例如抗癌藥物紫杉醇，每公斤成品價格大約500萬美元左右。如果發現能夠大量生產紫杉醇的變異了的微生物，那就意味著以後制藥成本的大幅度降低。這就是在“神舟”號飛船上搭載微生物的原因。高能粒子在對宇航員造成輻射的同時，也使種子或微生物的遺傳物質DNA受到損傷，這些損傷導致了植物或微生物外觀或產藥能力的變化。
有人對航天誘變育種提出質疑，認為僅僅在太空中遨遊壹圈就能發生基因突變，而且是對人類而言有利的突變，覺得不可思議。這是壹種誤解。在太空中經過航天誘變的種子或者微生物，有可能發生三種方向的突變：更好的方向、更壞的方向、不變或夭亡。太空制藥是在大量變異了的微生物中發現那些非常少的朝更好的方向變異的菌株，然後對其進行培養。
外部空間有許多在地面所不具備的看不見、摸不到甚至也感覺不到的特性。例如：失重、宇宙輻射、真空、低溫等。這些是誘變育種的理想條件。
研究表明，太空環境中引起誘變的主要因素是宇宙射線和微重力。其機理是：由於高能粒子引起生物遺傳物質DNA的損傷而導致生物產生可遺傳的變異。而微重力通過增強植物材料對誘變因素的敏感性，使染色體DNA損傷加劇而增加變異的發生。微重力對植物的激素分布、鈣離子分布和細胞結構等也有明顯的影響。研究還表明，微重力可能幹擾DNA損傷修復系統的正常運轉，即阻礙或抑制DNA鏈斷裂的修復。
美國、前蘇聯主要研究細菌變異對宇航員健康的影響，忽視了這種變異在誘變育種中的應用。因此我國在這方面走在世界前列。
美國、前蘇聯是很早就發現空間中植物、微生物的變異情況的。但他們重視基礎理論和空間醫學研究，更多考慮這種變異對宇航員的影響，而忽視了空間誘變育種的應用。例如它們研究大腸桿菌的變異，是防止變異了的大腸桿菌不能同宇航員和平相處而給宇航員帶來健康上的危害。
在空間生命科學研究方面，我國較早開始了航天誘變育種的研究。1986年12月，北京西山會議決定應用衛星搭載生物材料進行空間生物學研究。由於我國在空間誘變育種方面的成績，國際上已經開始重視這方面的工作。俄羅斯、保加利亞、菲律賓等國家和地區都要求與我國開展合作。
在歷次“神舟”號飛行中，“神舟1”號上主要搭載了壹種生產他汀類降脂藥的微生物；“神舟2”號上主要搭載了生產抗癌藥物紫杉醇的微生物。
經過“神舟1”號搭載及地面篩選後，中國科研人員得到了生產他汀類藥物的真菌的壹株變異株，其他汀產量提高1倍多，耐硒能力也顯著增強。硒缺乏會導致血液膽固醇濃度升高。他汀能改善內皮細胞功能，增加氧化亞氮的生成，擴張血管，保持血管內皮的光滑性。未變異的菌株他汀產量低，而且硒含量過高就會導致菌株死亡。
可喜的是曾經五次搭載“神舟”系列飛船的太空藥“神舟3”號，目前已經在陜西楊淩投入批量生產，部分省市的普通老百姓，已經可以在藥店和醫保醫院購買到高科技的“太空藥”了，而在國外則只有少部分富人才能夠吃到這種特殊的藥品。
“神舟3”號是我國第壹個擁有自主知識產權的太空藥。“神舟3”號原料藥和口服液的生產菌種α-溶血鏈球菌，是從人體中提取的有益菌種，包括“神6”在內，這些菌種已經五次搭載“神舟”系列飛船和4顆返回式科學技術實驗衛星，在太空的特殊環境下，菌種發生基因變異，從而培養出更優質的具有更多功用的菌種，用於進行腫瘤輔助治療，增強骨髓造血幹細胞以及調節機體免疫力。目前，在陜西、四川等省都可以購買到這種太空藥。
知識點
高真空
真空是壹種不存在任何物質的空間狀態，是壹種物理現象。在“真空”中，聲音因為沒有介質而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實上，在真空技術裏，真空系針對大氣而言，壹特定空間內部之部分物質被排出，使其壓力小於壹個標準大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀態。真空常用帕斯卡（Pascal）或托爾（Torr）作為壓力的單位。目前在自然環境裏，只有外太空堪稱最接近真空的空間。
真空具有如下性質：
1.空非無，如果真空中沒有粒子，我們就會準確地測出場(0)與場的變化曲率(0)，然而海森堡不確定性原理表明，我們不可能同時精確地測出壹對***軛量，所以，可以“空”，不能“無”。因此，在真空中，粒子不停地以虛粒子、虛反粒子對的形式憑空產生，而又互相湮滅，在這個過程中，總的能量保持不變。
2.真空存在極性，因此說真空是不對稱的。但這種不對稱是相對局部的，在相對整體上又是對稱的，如此的循環嵌套構成了真空的這個性質。
3.真空的每個局部具備了真空的全體性質。大和小是相對而言的。時間也是相對於空間而言的，時間不能脫離了具體的空間而單獨地存在。
高真空技術廣泛應用於工業生產和科學研究上，如生產半導體材料、元件，制造電子管、X光管、顯像管、照明電器以及真空冶煉、真空幹燥、真空鍍膜、真空隔熱、真空熱處理等方面。小到真空吸盤，大到高能粒子加速器都要涉及高真空的概念及技術。激光陀螺是迄今為止在慣性技術領域唯壹真正獲得了卓有成效的實際應用的非機電式中高精度慣性敏感儀表。它具有穩定性好、精度高、動態範圍寬、壽命長等諸多優點。而超高真空的獲取是激光陀螺制造過程中至關重要的環節。在激光陀螺的密封、抽真空、檢漏、等離子清洗等過程中，都涉及超高真空的獲取技術。