机器人的新进化

       随着3D打印技术和组织工程学的发展，生命与机械的界限已经被打破，动物的细胞、肌肉乃至心脏，现在都可以跟冷冰冰的机械相结合，创造出更灵活更有生命力的新一代机器人。

       依靠心脏细胞的机器鳐鱼

2016年7月，美国哈佛大学的科学家们推出了全球首个生物合成机器人——机器鳐鱼。这个机器人模仿自然界中的鳐鱼制造而成，长只有1.5厘米，重只有10克，其骨干由黄金制作而成，皮层由硅树脂制成，能以每秒3毫米的速度缓慢前进。神奇的是，其动力来源竟然是老鼠心脏细胞。

       机器鳐鱼的制动体由老鼠心脏细胞构成。这些细胞位于植入了特殊蛋白的有机矽制作的模板上，沿着模板的蛇形图案整齐排列生长，一周内的数量能繁殖到20万个，形成类似鳐鱼的肌肉纤维结构，靠收缩产生前进动力。

       那么，这些心脏细胞怎么知道什么时候收缩呢？

       事先，研究者们会往这些活体细胞的基因里增添对特定光谱敏感的基因，当特定光脉冲对其电击时，老鼠心脏细胞会沿着模板上的图案按序收缩，带动整个躯体前进。而且，机器鳐鱼两侧会对不同的光波敏感，如果只有一种光波刺激，将只能让鳐鱼的一侧收缩，这样鳐鱼就能完成转向动作，避开障碍物。

       由于鳐鱼游动时改变方向的方式与心脏跳动有相似之处，能有效防止倾斜或翻转，所以这项技术在未来会被用来制造人工心脏。

给机器划线肌肉

       当我们看到现在的机器人时，往往会觉得它们的动作很笨拙，这是因为它们的控制系统仍然使用常规的电机驱动，由刚性材料来连接，如果机器人也有像人一样的身体组织，动作会不会更协调呢？

       美国伊利诺大学仿照人体的肌肉骨骼模型，发明了一个只有两条腿的机器。这个机器的腿、“腰部”都是由3D打印的水凝胶充当，非常坚固，同时柔韧性也非常好，而一个环形肌肉会环绕骨骼提供动力来源。跟机器鳐鱼一样，它的环形肌肉也是由实验室培育的细胞生长而成，能由电脉冲控制收缩产生动力。

       未来这项技术，最终可能发展成一代生物机器人，用于药物递送、“智能”移植、制作手术机器人等。不过，也有可能这项技术会带来更糟糕的后果，比如像科幻小说中那样，出现肌肉、肌腱和皮肤跟人类一模一样，但骨骼、心脏等器官却是金属制造的冷血杀手——终结者（人型机械人）。

柔软的“八爪怪”

       哈佛大学的科学家们受到章鱼启发，发明了一种神奇的章鱼机器人——八瓜怪。科学家们没用活体细胞，然而八瓜怪身体柔韧性依然非常好，能钻进细缝中，能根据周围环境改变形状，能用触角安全操作水下易碎物体，是第一个能像无脊椎动物那样灵活的软体机器人。

       之所以这么柔软，是因为这个机器人体内没有任何的电池或者电线，完全采用化学反应驱动。其身体内有一套微小的化学反应控制部件，能利用过氧化氢与铂反应，生成氧气和水蒸气。这些气体经排放孔进入八爪怪的腕足后，会驱动章鱼的腕足变形运动。可以肯定的是，由于软体机器人能承受挤压，未来在医学、航空、探测领域都会大展身手。

（选自《大科技·科学之谜》2017年第8期，有删减）

淘米水的妙用

    ①淘米水很不起眼，平时常被白白倒掉。可是你知道吗？它在生活中却有许多妙用。

    ②淘米水是天然的去污剂。与一般的工业去污产品相比，淘米水不仅洗净力适中，而且无任何副作用。比如，浅色衣服用淘米水浸泡一下，然后用肥皂洗涤，就会洁净如新；起霉斑的衣服，放入淘米水中浸泡一夜，可退斑洗净。又如，面对一堆有油污的碗、碟、瓶子时，与洗洁精相比，淘米水是更好的选择。淘米水经加热后，其淀粉质变性，而变性淀粉具有良好的亲油性和亲水性，所以油污一旦遇到淘米水，就会被淘米水中的淀粉吸附，从而脱离碗碟。

    ③淘米水是不花钱的化妆品。淘米水里含有淀粉质、维生素、蛋白质，这些营养物质可以对皮肤起到保湿、抗老化、美白的作用。经常用淘米水洗手、洗脸，皮肤会变得光滑白皙。淘米水还具有护发、亮发的功效。据说，傣族姑娘的一头秀发就是淘米水的佳作。傣族姑娘常用糯米的淘米水来护发。不过，她们用的淘米水要存放半个月或一个月的时间才能使用。因为淘米水经过沉淀发酵以后，含有非常丰富的B族维生素。B族维生素可以帮助头发的色素细胞生成黑色的色素颗粒。所以经常用淘米水洗头，可以营养头发，使头发变得乌黑亮丽。如果你想保持美好的形象，又不使身体受到任何伤害，还想节省费用，那么淘米水不失为一种首选的化妆品。

    ④淘米水还具有一定的药用价值。淘米水含有一定的蛋白质、维生素和微量元素，特别是头一两次淘米水含有钾且呈弱酸性，加入食盐入药后，具有清火、凉血、解毒的功效。用淘米水加食盐煮开后，外洗或外擦皮肤，对皮肤有比较温和的清洁作用，而且可以保持皮肤表面正常的酸碱度，抑制病原微生物的生长，防止皮肤搔痒，等等。

    ⑤此外，淘米水中含有蛋白质、淀粉质、维生素等丰富的营养物质，可用作上等饲料；淘米水中含有氮、磷、钾等微量元素成分，可用作上好的肥料。

    ⑥淘米水有如此多的妙用，你还会白白倒掉它吗？

（选文有改动）

阿勒泰——“神的自留地”

【材料一】
    中国的西北之北，与哈萨克斯坦、蒙古、俄罗斯三国接壤之处，绵延着2000多公里的“金山”一阿尔泰山脉，奔腾着滔滔“银水”额尔齐斯河。金山脚下，银水之畔，就是阿勒泰。
    得天独厚的地理条件打造了阿勒泰优越的生态环境。阿尔泰山在阿勒泰境内逶迤500余千米，当大西洋的水汽在西风环流的带动下长驱直入时，这座巍峨高山就成为了绝佳的“拦截站”，水汽被迫抬升，或化为雨水降落、或化为积雪堆在山顶。在雨水、雪水的馈赠下，阿尔泰山区有着丰富的径流，以额尔齐斯河为主的三大水系，从阿勒泰奔腾而过，为这片广袤的土地带来了充沛的水量，滋润出丰茂的千里草场。在普遍干旱的新疆，这里的森林面积高达4000多万亩，森林覆盖率达23%，是中国六大林区之一、新疆第一大天然林区，也是国务院确定的水源涵养型山地草原生态功能区。可以说阿尔泰山毫不吝啬地把它的精华都留在了阿勒泰，“阿勒泰”是突厥语，意为“金山”因山中蕴藏黄金而得名，民间有阿勒泰“七十二条沟，沟沟有黄金”之说。因此，这里还是世界三大有色金属成矿带之一，矿种齐全，储量丰富，盛产黄金和海蓝、水晶、碧玺等名贵宝石。
    雪还造就了阿勒泰“治愈系”的冬天。这里的冰雪资源是世界量级的，被誉为中国雪都，更是人类滑雪起源地。阿勒泰地处北纬45°一47°世界滑雪黄金纬度带，全年有179天存雪，积雪厚度平均达两米之多，雪期长、雪质优、山势天成、温度宜人，“粉雪”资源世界少有，“人类滑雪起源地”的史证得到了国际公认，集世界各地著名滑雪场的资源特点优势于一身，是代表新疆冰雪亮相国际舞台的主力。
    现在，阿勒泰地区立足资源禀赋，持续扩大对外开放，喀纳斯、禾木景区以及吉克普林、可可托海等雪场已成为全国乃至全世界各地游客名而来的打卡地。阿勒泰从很多人的梦中走到了眼前。

(选自阿勒泰地委宣传部，有删改)

【材料二】

    阿勒泰是古代游牧民族的繁衍生息之地，先后有塞种、匈奴、突厥、蒙古、哈萨克等游牧民族在此留下丰富的历史文化遗产。

(表中数据源自中国第七次人口普查)

【材料三】

    一部由作家李娟同名散文集改编而成的八集迷你剧《我的阿勒泰》让当地旅游业迎来热潮，为了进一步扩大和提升阿勒泰地区文化旅游知名度与美誉度，阿勒泰文旅局向全社会征集“阿勒泰地区文化旅游”形象标识(logo)，下图为网络评选得票率较高的 logo形象之一。

揭秘航天员的太空运动

    ①中国载人航天工程办公室发布的神舟十六号航天员在太空练腿的视频，让人们认识了一件新装备——仿生黏附鞋。

    ②仿生黏附鞋的外形与普通男士凉鞋相似，航天员穿着它在一块平板上用力踩踏、抬腿，左右反复。这普普通通的装备、平平无奇的动作，怎么就构成“太空练腿大法”了呢？全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向科技日报记者进行了介绍。

    ③庞之浩说，穿着仿生黏附鞋踩在特制踏板上会产生吸附力，需要一定力量才能把脚抬起，从而起到锻炼作用。同时，该装备将配有的肌肉传感器固定在腿部，在运动时可以实现对肌肉、骨骼受刺激情况的定量监测。

    ④航天员长期在太空失重环境下生活，坚持锻炼非常重要。庞之浩介绍，年龄在30~50岁的航天员，如果长期在太空飞行且缺乏锻炼，其肌肉会萎缩至80岁老人的状态。另外，由于失重，骨骼所受压力减小，人体会产生“钙量过剩”的错误信号，并通过尿液和粪便将“多余”的钙排出，导致骨质脱钙。

    ⑤有研究显示，如果航天员在太空飞行一年，返回地面后其肌肉恢复大约需要一个月时间；而流失的钙可达全身总钙量的25%左右，即使花两三年的时间也很难完全恢复。所以，空间站里准备了多种锻炼设施，以供航天员对全身各部位肌肉群进行锻炼。

    ⑥“我们在电视画面里看到的太空自行车，正式名称叫‘太空自行车功量计’。它可以防止心肺功能和呼吸功能降低、骨骼肌肉质量下降，改善血液循环等，同时能记录多项生理指标，为地面专家评估航天员的健康状况和运动功能提供依据。”

    ⑦太空跑台则类似地面上的跑步机，航天员用束缚带将自己固定在上面进行运动，可以对骨骼施压，促进骨组织重建，减缓肌肉萎缩，同时促进神经肌肉功能和运动协调性，减轻航天员返回地面后可能遇到的站立、行走困难问题。太空跑台被认为是长期太空飞行中最有效的锻炼装备，受到许多航天员的青睐。

    ⑧此外，太空保健装备还包括用于减轻头部充血、防止体液重新分布的下体负压装置；让人举手投足都需克服弹力阻碍，从而达到锻炼肌肉目的的“企鹅服”；能通过电脉冲刺激起到按摩作用，有利于增强血液循环、减轻疲劳的神经肌肉刺激仪等。庞之浩说，我国航天员在太空每天需要锻炼一个半小时以上。

    ⑨星空浩瀚无比，在飞向星辰大海的征途上，需要有坚定的意志，也需要有强健的体魄。目前，空间探索正在向更深的领域和更广泛的空间发展，中国航天员将继续奉命出征，在浩瀚太空留下更多中国足迹，创造更多中国奇迹！

（节选自《科技日报》，有删改）

二十载嫦娥揽月^①

千百年来，人类从未停止过对月球的渴望与探索。而今，探索浩瀚宇宙，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。

自2004年1月正式立项，探月工程已走过20个春秋。

21世纪伊始，我国作出实施探月工程的重大战略决策，确定“绕、落、回”三步走总体规划，“嫦娥”奔月之旅由此开启。

2007年10月24日，嫦娥一号在西昌卫星发射中心腾空，迈出了“绕月”的第一步，解决了如何绕月的问题。

作为嫦娥一号的备份星，嫦娥二号为月面软着陆积累经验，创造我国航天乃至国际航天的多个“第一”。

“落月”，是嫦娥三号的重要任务。月球表面无大气，无法利用气动减速的方法着陆。科研人员采用变推力推进系统，设计出7500牛变推力发动机、破解了着陆减速的难题。应对月面环境不确定，科研人员创新研制出着陆缓冲系统，保障嫦娥三号顺利踏上月球。

如何实现月背和地面通信，是嫦娥四号任务的一大难题。嫦娥四号任务团队研制并发射了一颗名为“鹊桥号”的中继卫星，为月背着陆器、巡视器与地球之间搭建了通信纽带。

嫦娥五号探测器拥有“往返票”：在完成样品采集后，还需将月球样品带回地球。科研人员迎难而上，创造了在地球之外的天体采样与封装等5项“中国首次”。

嫦娥六号完成了人类历史上首次月球背面采样，突破了多项关键技术，是我国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果，是我国探月工程的重要里程碑。这些中国航天工程所取得的辉煌成就，彰显了中华民族探索宇宙的自信与豪迈。

链接材料

材料一：

月亮在我国传统文化中被赋予了浓厚而丰富的内涵，中国人自古以来对月亮的遐想与崇拜丰富多样：古人想象月亮上有一座广寒宫，里面住着嫦娥仙子、玉兔和吴刚；农历七月初七是七夕节，又称为乞巧节，传说喜鹊在银河上搭起鹊桥，让牛郎和织女在桥上相会，女孩会在月下穿针引线，乞求拥有聪慧的心灵和灵巧的双手……对月亮的遐想、崇拜、歌颂已积淀为中国人独特的月亮情结。

来源于潘文彬《嫦娥探月工程》，有删改

材料二：

未来，中国还将发射嫦娥七号和嫦娥八号，最终实现载人登月，在月球上建立月球科研站。嫦娥七号计划2026年前后实施发射，主要任务是到月球南极寻找月球存在水的证据；嫦娥八号拟于2028年前后发射，主要任务是勘查月球上的资源。令人期待的载人登月，已于2023年正式立项，计划先期开展无人登月飞行，并在2030年前实现中国人登陆月球。

来源于《人民日报》，有删改

材料三：

随着载人月球探测工程登月阶段任务全面启动实施，新飞行器命名已经基本确定。新飞行器的名称同样具有鲜明的中国文化特色，演绎了中国传统文化满满的自信。新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。当中华文化遇到现代科技，更多了几许浪漫。这些富有特色又浪漫的名称，使原本高深的航天科技成果变得生动可爱，每个名字都是隔了满满岁月而来，寄托了中国人对载人登月的美好期待。

来源于《人民日报》，有删改

【注释】①资料来源于《人民日报》，有删改。