本发明属于空间科学技术领域，涉及以原位（显微）成像与检测、多种生物物种密闭培养和实验过程多模式操控等系列技术和高密度集成系统，主要解决空间特殊环境和航天器资源强约束条件下开展生命现象研究的技术途径和系统方案。人类对地球环境中生命现象的探索和认知形成了庞大而复杂的生命科学，随着空间探索活动的持续发展，以航天器为平台，采用特殊方法和专用技术，研究地球生物对空间特殊环境的响应、生命起源和地外生命，支持地球生物进入、适应和利用太空，对地球生物未来生存和发展意义深远。空间特殊环境具有高真空、大温变和强辐射等特点，地球生物无法在这种极端环境条件下生存，必须采用特殊方法在空间构建满足地球生物生存的生命支持模拟环境。生命科学仪器具有很强的专业性，不同仪器具有不同的用途，必须在无菌环境下使用，生物样品由专业人员操作，不能直接应用于航天任务。航天器资源条件有限，对有效载荷的重量、体积、功耗、可靠性和操作模式有很强的约束条件。目前可获得的空间生命科学仪器技术可提供简单生命支持的单项生物培养技术，存在空间实验状态不透明、生命支持条件不充分、空间实验操作不精准、相关研究完全依赖生物样品返回等能力不足，大大降低了生命科学实验的系统化精细化，制约了重大科研成果产出。本发明以“原位观测+生命支持+精细操控”为特色核心技术链，形成了空间生命科学仪器技术系统化方案，解决了在“空间特殊环境+航天器资源强约束+专业生命科学仪器”综合条件下开展高水平空间生命科学研究的难题，满足了我国空间生命科学研究任务的迫切需求。发明点1：空间实验的原位观察和检测方法。发明了满足不同空间实验需求的自主寻的显微观察、GFP荧光显微成像、基因表达荧光检测、多光谱成像等原位观察技术和检测方法，在国际上首次使用空间自主寻的显微（荧光）成像技术，展示并证明了空间环境下哺乳动物早期胚胎能够从2-细胞发育到囊胚阶段的全过程。发明点2：先进的空间生物培养技术。发明了满足多种生物空间培养的水自循环利用、气体自更新和营养液更新置换等方法，解决了密闭环境中物质循环和生命支持保障的关键问题，完成了国际首次哺乳动物早期胚胎全周期空间培养实验、国内首次高等植物全生长周期空间培养实验。发明点3：空间实验多模式精细操控方法。发明了满足空间实验精准调控要求的微重力下液体加注及浸润控制、基因表达热激条件精确调控、蛋白/DNA/RNA样品全自动固定及低温存储、多通道微流量液体输运控制等技术，在国际上首次实现植物基因表达控制和荧光成像检测。本发明“整体技术处于国内领先、国际先进水平”，获授权发明专利5项，申请发明专利17项，形成国家标准3项，发表论文5篇，培养博士硕士20名。本发明的技术方法支撑了国家重大空间科学计划的实施，已成功应用于返回式科学实验卫星、空间实验室和货运飞船任务，取得重要研究成果。基于本发明成果，获得国家科研任务等合同经费2亿元以上。