天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)第一個(gè)真正意義上的太空實(shí)驗(yàn)室,上面搭載了14項(xiàng)大約600公斤的應(yīng)用載荷,在規(guī)模和水平上有了明顯提升,也為空間站建設(shè)做了前期準(zhǔn)備。未來(lái),作為我國(guó)航天史上規(guī)模最大、長(zhǎng)期有人照料的空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái),空間站將成為國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室。?
如今,天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室圓滿完成了2年在軌飛行和各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù),達(dá)到了設(shè)計(jì)壽命。由于狀態(tài)良好,加上所攜帶的科學(xué)儀器設(shè)備功能正常,這個(gè)太空實(shí)驗(yàn)室最后會(huì)受控離軌,最大程度地發(fā)揮珍貴的空間應(yīng)用效益。今天的節(jié)目,我們來(lái)聽(tīng)聽(tīng)天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室都取得了哪些科研成果。?
大力開(kāi)展空間應(yīng)用,是我國(guó)發(fā)展載人航天的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。自從1992年載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施起,就提出了“造船為建站,建站為應(yīng)用”的重要理念。建造神舟飛船,是為建設(shè)空間站提供天地往返的運(yùn)輸工具;而建造空間站是為開(kāi)展大規(guī)??臻g應(yīng)用提供平臺(tái)。天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室,既是載人航天技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái),也是利用太空特殊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)室”。?
我國(guó)載人航天工程辦公室副主任林西強(qiáng)說(shuō),通過(guò)持續(xù)建設(shè)空間應(yīng)用系統(tǒng),相關(guān)科研經(jīng)費(fèi)投入不斷加大,空間站建造階段空間應(yīng)用系統(tǒng)科研經(jīng)費(fèi)占比大約為15%,已經(jīng)超過(guò)14個(gè)系統(tǒng)平均值。?
目前,在突破載人航天基本技術(shù)的同時(shí),我國(guó)載人航天工程已累計(jì)安排100余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用試驗(yàn),取得了一大批具有重大價(jià)值的科學(xué)與應(yīng)用成果。其中,利用神舟飛船留軌艙和返回艙,開(kāi)展了以多模態(tài)微波遙感器為代表的29項(xiàng)實(shí)驗(yàn);利用天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、神舟飛船和天舟飛船,開(kāi)展了70余項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。特別是天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室支持空間應(yīng)用的能力,和前期相比有了大幅度提升。?
例如,天宮二號(hào)搭載的空間冷原子鐘是國(guó)際上首臺(tái)在軌運(yùn)行的冷原子鐘,日穩(wěn)定度3000萬(wàn)年的誤差小于1秒,實(shí)驗(yàn)掌握了冷原子團(tuán)的在軌激光冷卻、操控、與微波相互作用及冷原子探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù),對(duì)未來(lái)空間高精度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻系統(tǒng)提供了直接技術(shù)支持。載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師呂從民介紹說(shuō),我國(guó)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)、空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)、微重力流體物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一批新的科學(xué)現(xiàn)象,提高了對(duì)相關(guān)規(guī)律的認(rèn)知,獲得了有特色的科學(xué)成果;開(kāi)展的地球環(huán)境監(jiān)測(cè)和空間天文觀測(cè)研究成果,使我國(guó)在這些領(lǐng)域的研究進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。?
在空間生命科學(xué)方面,天宮二號(hào)高等植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了擬南芥和水稻的生長(zhǎng)培育,并且順利開(kāi)花結(jié)果。首次完成了高等植物“從種子到種子”的空間長(zhǎng)周期培養(yǎng)。?
通過(guò)與地面上同步種植的水稻與擬南芥進(jìn)行對(duì)比研究,科研人員還發(fā)現(xiàn)了一些有趣現(xiàn)象:例如,由于在太空中沒(méi)有地球上的重力引導(dǎo),植物方向感差,根的定向生長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)明顯受阻,太空中的水也不能有效地回到土壤中。但同樣在太空微重力的條件下,水稻的吐水活性卻明顯增強(qiáng)。這一特性,未來(lái)可以應(yīng)用于空間制備凈化水。?
另外,空間環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)研究,則為飛船發(fā)射和在軌運(yùn)行安全起到了重要的保障作用,并促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科研究的發(fā)展。天宮二號(hào)伽瑪暴偏振探測(cè)儀是國(guó)際首臺(tái)寬視場(chǎng)、高效率的專用宇宙伽瑪射線暴偏振探測(cè)儀器,成功探測(cè)到55個(gè)宇宙伽瑪暴事例,已被歐洲和俄羅斯等空間天文衛(wèi)星觀測(cè)所證實(shí),為國(guó)際伽瑪暴聯(lián)合探測(cè)做出了重要貢獻(xiàn)。這里說(shuō)到的伽瑪暴,是來(lái)自天空中某一方向的伽瑪射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng),隨后又迅速減弱的現(xiàn)象。伽瑪暴發(fā)現(xiàn)于1967年,幾十年來(lái),人們對(duì)它的本質(zhì)了解得還不是很清楚。目前,伽瑪暴是天文學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一。?
對(duì)于我國(guó)載人航天事業(yè)來(lái)說(shuō),天宮二號(hào)作為我國(guó)首個(gè)太空實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)了交會(huì)對(duì)接、航天員中期駐留載人宜居環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)、推進(jìn)劑補(bǔ)加、人機(jī)協(xié)同在軌維修、航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、空間科學(xué)與應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù),以及空間站技術(shù)驗(yàn)證多任務(wù)融合的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)規(guī)劃。?
例如,天宮二號(hào)與天舟一號(hào)配合,首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)航天器推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加任務(wù),解決了一系列技術(shù)難題。使推進(jìn)劑補(bǔ)加系統(tǒng)性能指標(biāo),處于世界領(lǐng)先水平,對(duì)后續(xù)空間站階段的推進(jìn)劑補(bǔ)加進(jìn)行了完整驗(yàn)證。?
載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師黃偉芬說(shuō)道,“我們培養(yǎng)的11名航天員出色地完成了6次載人飛行任務(wù),航天員隊(duì)伍總體實(shí)力增強(qiáng)。航天員選拔訓(xùn)練技術(shù)以及健康、生活和工作三大駐留保障技術(shù)也得到了有效驗(yàn)證,為未來(lái)空間站長(zhǎng)期飛行提供了技術(shù)支撐和保障。 6次載人飛行并不多,時(shí)間也不長(zhǎng),必須要積累更多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),讓航天員能夠適應(yīng)太空失重環(huán)境,高效完成工作。人是載人航天的主體,將來(lái)走出地球?qū)ふ倚碌募覉@也是人類,所以要持續(xù)關(guān)注人的健康保障問(wèn)題,把相關(guān)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)做下去?!?
在之前的節(jié)目中,我們也曾說(shuō)到載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中,開(kāi)展了太空跑臺(tái)束縛系統(tǒng)的在軌驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),科研人員獲取了航天員在軌跑步鍛煉中穿著太空跑臺(tái)束縛系統(tǒng)時(shí),肩、腰部的力分配數(shù)據(jù),以及對(duì)束縛系統(tǒng)的耐受性、適體性的主觀評(píng)價(jià)。這些實(shí)際驗(yàn)證,為空間站太空跑臺(tái)的完善和優(yōu)化都提供了直接依據(jù)。?
未來(lái)載人航天技術(shù),還將服務(wù)普通人的生活,空間站將成為太空中“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”。?
在國(guó)外,脫水蔬菜、果珍等最早都曾是為航天員量身定制的產(chǎn)品。在我國(guó),載人航天環(huán)控生保技術(shù)成功用于煤礦事故救援,航天醫(yī)學(xué)研究成果用于治療老年人骨密度降低等疾病。而且,在節(jié)目開(kāi)始說(shuō)到的空間生命科學(xué)的研究應(yīng)用,也能讓來(lái)自太空育種的蔬菜瓜果,擺上尋常人家的餐桌……可見(jiàn),載人航天技術(shù)也已進(jìn)入和服務(wù)人們的日常生活。?
例如,載人空間站熱控方案中的泵驅(qū)兩相技術(shù),尤其是射流送風(fēng)技術(shù)、溫濕度風(fēng)速獨(dú)立控制技術(shù)和仿真技術(shù),可以滿足文物展覽對(duì)溫濕度高精度控制的要求。故宮博物院就已經(jīng)用到這種航天級(jí)的環(huán)控技術(shù),讓文物能夠突破季節(jié)限制,隨時(shí)與觀眾相見(jiàn)。?
2016年的天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)任務(wù)中,分別搭載了云南的核桃種子和核桃穗條,在太空遨游33天后返回地面栽培。通過(guò)對(duì)太空誘變育種材料進(jìn)行變異性研究、評(píng)價(jià)和利用,為下一步核桃良種選育、獲得特異性狀等遺傳材料的開(kāi)發(fā)利用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。?
不僅如此,在2017年,全國(guó)第二個(gè)航天級(jí)食品標(biāo)準(zhǔn)——航天級(jí)食品原料核桃油標(biāo)準(zhǔn)的制定工作正式開(kāi)始。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),會(huì)成為解決云南核桃產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。未來(lái),類似這些航天級(jí)食品不僅會(huì)納入航天員 “太空食譜”,提升飛行任務(wù)中的食品種類多樣性,還會(huì)有更多人品嘗到航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的食品。?
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),自2016年起,我國(guó)航天育種高原特色物種中心平臺(tái),就通過(guò)長(zhǎng)征七號(hào)、天宮二號(hào)、神舟十一號(hào)開(kāi)展了籽種搭載實(shí)驗(yàn),選送蘭花、睡蓮、薰衣草、一串紅、石竹等94個(gè)觀賞園藝物種,共計(jì)719克。?
云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所副所長(zhǎng)李紳崇介紹說(shuō):“太空中微重力、輻射等特殊因素,會(huì)讓籽種產(chǎn)生變異,通過(guò)后期的篩選培育,我們會(huì)選出包含產(chǎn)量提高、抗病蟲(chóng)害能力增強(qiáng)等正向變異特性的優(yōu)良品種。太空育種能夠相對(duì)縮短傳統(tǒng)的育種周期,讓我們?cè)谳^短的時(shí)間內(nèi),獲得所需要的品種。航天生物技術(shù)在花卉產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,是加速提高觀賞園藝自主創(chuàng)新品種和專利品種的培育。這樣一來(lái),還可以增加產(chǎn)品附加值及百姓的收入,實(shí)現(xiàn)觀賞園藝全價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的有效途徑?!?/strong>?
經(jīng)過(guò)大量空間實(shí)驗(yàn)的分享,也恰恰體現(xiàn)了我國(guó)在堅(jiān)持“造船為建站,建站為應(yīng)用”這一理念下,所獲得的科研成果。當(dāng)然,這也是提升我國(guó)載人航天領(lǐng)域技術(shù)水平必經(jīng)的備戰(zhàn)過(guò)程。相信未來(lái)空間站的建設(shè),會(huì)給我國(guó)以及世界帶來(lái)更多的高科技應(yīng)用,讓“會(huì)飛的農(nóng)場(chǎng)”造福更多的人群。?
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào),在對(duì)話框:
回復(fù)【最新活動(dòng)】,了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】,了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】,了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書(shū)籍】,了解最新科普書(shū)籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】,了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】,學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)