OMEGAHAB 是一个封闭的人工生态系统，于 2007 年在俄罗斯卫星 FOTON-M3 上被送入轨道 13 天。这项生物实验的目的是让鱼类幼虫（Oreochromis mossambicus）在一个封闭的系统中存活，该系统产生氧气。藻类Euglena gracilis。使用 OMEGAHAB 内的 EOM-O2-mini 监测氧气浓度的持续下降。然而，仍然有足够的氧气来维持鱼幼虫的生命；26 只幼虫中有 11 只在轨道和返回过程中幸存下来。OMEGAHAB 的所有控制和监控组件都表现出良好的功能性和稳健性，甚至可以承受返回舱的着陆。在这项研究中获得的结果和经验被用于进一步发展人工生态系统，

图 1：Bion-M1 在集成多个生物实验期间的返回胶囊，包括 OMEGAHAB B-1（照片：Roscosmos）。

自动化生物实验OMEGAHAB（O reochromis m ossambicus E uglena g racilis A quatic Hab itat）由埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学和霍恩海姆大学合作开发。该项目的基本理念是创建一个封闭的生态系统，鱼类幼虫在轨道上度过生命的第一天。Euglena应产生慈鲷幼虫所需的氧气，同时吸收 CO 2由鱼产生。鱼幼虫和藻类每天都被记录在视频中几分钟，以分析它们在失重状态下的运动模式。任务结束后，对鱼幼虫的前庭器官进行了调查，以确定零重力对组织生长的影响。整个实验装置必须符合有关尺寸、重量和能量预算的指导方针，并且必须建造成能够让 20-30 条鱼幼虫存活 15 天。水族馆由一个鱼舱和一个带有气体交换单元的藻类舱组成。水箱呈圆柱形，由聚碳酸酯制成，带有由聚合物泡沫制成的常用水族箱过滤器。必须建立一个控制系统来监测封闭生态系统内的氧气水平。如果产生了足够的氧气，光合光源应自动变暗以节省能量。对于氧气监测，使用了 PreSens 的化学光学传感器和 EOM-O2-mini。有了这个系统，氧气测量可以通过透明的罐壁无创地进行。无需在水族箱中钻额外的孔，这是一个主要优势，因为它减少了组件上的机械应力。与克拉克型电极不同，化学光学传感器不消耗氧气，并且具有非常好的长期稳定性。此外，OEM 组件占地面积小，整个系统非常坚固，因此非常适合集成到 OMEGAHAB 的控制系统中。在实验的第一天，鱼的幼虫不需要食物，因为它们有一个可以食用的卵黄囊。如果他们发展得更快，则安装了一个喂养系统，以避免在实验过程中幼虫挨饿。还实施了用于水循环的泵和由冷却系统、附在水箱外壁上的加热箔和三个温度传感器组成的温度控制。藻类用 LED 照明以获得最佳光合作用产量。此外，还安装了灯和摄像机，以便可以目视监测鱼的幼虫和藻类。制造了两个相同的 OMEGAHAB 模块：飞行模块 (FM) 被带到哈萨克斯坦拜科努尔的航天发射场，安装在 FOTON-M3 卫星内部并于 2007 年 9 月 14 日送入轨道。飞行备用模块 (FSM) ) 留在地上并被带到俄罗斯的萨马拉。

图 2：OMEGAHAB 项目期间的氧气测量：FSM（灰色）和 FM（黑色）中的氧气浓度。

图 3：OMEGAHAB B-1 模块：在左上方可以看到 EOM-O2-mini 和 EOM-pH-mini。

失重的生物实验

OMEGAHAB 一离开埃尔兰根运往哈萨克斯坦，即在实验被送入轨道前 7 天，就开始进行氧气测量。鱼的幼虫在第 4 天被放入水箱 - 即 OMEGAHAB 将安装在卫星内的那一天。实验期间的温度测量显示波纹（数据未显示），这是由电子伪影引起的，并且在每次打开冷却系统的风扇时都会发生。因此，氧气测量显示出相同的不规则性，因为波纹温度值用于测量的温度补偿。在图 2 中，描述了 FM 和 FSM 内记录的氧气值。FM 中的起始 O 2浓度非常低，仅为 1 g L -1，而 FSM 中的值为 7 g L-1可以在运输过程中被记录下来。将鱼放入 FM 的水箱（第 4 天）之前和之后鱼水的变化导致氧气浓度强烈增加，高达 6 g L -1。O 2浓度曲线中的尖峰与运输期间或火箭爬入轨道期间模块的搅动相关。在 FM 到达轨道并且 FSM 根据地面协议运行后，可以在两个模块中观察到氧气浓度持续下降的趋势。尽管如此，OMEGAHAB 运行正常。初步测试已经表明，O 2产量跟不上 O 2食用此数量的鱼苗。低至 1 g L -1的氧气浓度对鱼幼虫无害，只要氧气值缓慢降低到这个最小值，这是在计划实验时考虑的因素。O 2两个模块的消耗量可以比较并且非常相似，差异可能只是由于从第 10 天开始饲喂系统添加的食物消耗量不同，或者一些鱼幼虫死亡的时间不同。藻类可能是通过泄漏的过滤系统设法进入鱼舱。在鱼舱内，它们没有光合作用照明，也消耗氧气，这可能导致氧气减少。导致 FSM 水泵在实验终止前两天停止的故障导致氧气供应急剧减少。只能回收1条活鱼幼虫，而在飞行模块中，26条幼鱼中有11条存活。在整个实验期间，FM 中的氧气水平足以供幼虫使用。

OMEGAHAB B-1 - 2013 年的实验

在 OMEGAHAB B-1 Euglena gracilis和水生植物Ceratophyllum中应该产生氧气。这次将墨西哥淡水虾（Hyalella azteca）与慈鲷幼虫一起放入水族箱。CO 2动物产生的物质可用于水生植物进行光合作用。过滤器内的微生物会将鱼的排泄物转化为较小的成分，作为植物的肥料。一些蜗牛被放入水箱内，以保持水族箱的墙壁清洁，防止微生物滋生，这样动物的视频记录就不会受到影响。PreSens 使用 OEM 系统再次对罐内的氧气进行非侵入式监测。该系统已经证明了它的适用性和许多优点，并且在第一次任务中使用时运行良好。在 OMEGAHAB B-1 中，PreSens 的 EOM-pH-mini 系统也被用于收集有关水族箱内 pH 值的额外数据（图 3）。虽然 OMEGAHAB 在轨道上停留了 13 天，但它的继任者被派去执行为期 1 个月的任务，从 2013 年 4 月 19 日至 5 月 19 日。由于不可预见的污染，实验在早期阶段开始失败：许多具有鱼类致病特性的意想不到的微生物感染了系统并导致幼虫过早死亡。腐烂导致水族箱内的过压和泄漏，这反过来又在十天后关闭了原本正常工作的电子设备。然而，对记录数据的分析将提供有价值的信息。