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                這個太空實驗室不簡單

                來源:人民網-人民日報? 發布日期:2018-10-26? 作者:余建斌 劉詩瑤? 【 字體:

                  在中科院植物生理生態研究所實驗室里拍攝的擬南芥,用于與天宮二號上種植的同一品種擬南芥進行對比研究。

                  新華社發

                  核心閱讀

                  天宮二號空間實驗室是我國第一個真正意義上的太空實驗室,上面搭載14項約600公斤的應用載荷,在規模和水平上有明顯提升

                  未來,作為中國航天史上規模最大、長期有人照料的空間實驗平臺,空間站將成為國家級太空實驗室

                  日前,天宮二號空間實驗室圓滿完成了2年在軌飛行和各項試驗任務,達到了設計壽命。由于狀態良好,加上所攜帶的科學儀器設備功能正常,這個太空實驗室將繼續飛行至2019年7月后受控離軌,最大程度發揮其珍貴的空間應用效益。

                  “造船為建站,建站為應用”,建造神舟飛船是為建設空間站提供天地往返運輸工具;建造空間站是為開展大規模空間應用提供平臺。從我國載人航天工程啟動到中國空間站正式開建前,神舟飛船、天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室和天舟一號貨運飛船等,既是載人航天技術試驗平臺,也是利用太空特殊環境進行科學實驗的“實驗室”,涌現出一大批空間應用成果。

                  累計安排100余項科學實驗與應用試驗,取得一大批具有重大價值的科學與應用成果

                  “我國載人航天工程一直秉持重在應用的價值理念。”中國載人航天工程辦公室副主任林西強說,通過持續建設空間應用系統,相關科研經費投入不斷加大,空間站建造階段空間應用系統科研經費占比大約為15%,已超過14個系統平均值。

                  目前,在突破載人航天基本技術的同時,我國載人航天工程累計安排100余項科學實驗與應用試驗,取得一大批具有重大價值的科學與應用成果,推動空間應用進入發展新階段。

                  利用神舟飛船留軌艙和返回艙,開展了以多模態微波遙感器為代表的29項實驗;利用天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室、神舟飛船和天舟飛船,開展了70余項實驗。特別是天宮二號空間實驗室支持空間應用的能力較前期有了大幅的躍升,是我國第一個真正意義上的太空實驗室,上面搭載14項約600公斤的應用載荷,在規模和水平上有明顯提升。

                  例如,天宮二號搭載的空間冷原子鐘是國際上首臺在軌運行的冷原子鐘,日穩定度3000萬年的誤差小于1秒,實驗掌握了冷原子團的在軌激光冷卻、操控、與微波相互作用及冷原子探測等關鍵技術,對未來空間高精度時頻系統提供了直接技術支持。

                  載人航天工程空間應用系統副總設計師呂從民介紹說,空間科學實驗是指一定規模有計劃的空間微重力科學研究活動。我國空間生命科學實驗、空間材料科學實驗、微重力流體物理實驗發現了一批新的科學現象,提高了對相關規律的認知,獲得了有特色的科學成果;開展的地球環境監測和空間天文觀測研究成果,使我國在這些領域的研究進入國際先進行列。

                  在空間生命科學方面,天宮二號高等植物培養實驗進行了擬南芥和水稻生長,順利開花結果,首次完成了高等植物“從種子到種子”的空間長周期培養,也是國際上首次在空間獲得了擬南芥開花基因啟動子控制的綠色熒光蛋白實時圖像,為未來建立以植物為基礎的空間生命生態系統、控制植物的開花、提高系統的生產效率提供了依據。

                  通過與地面上同步種植的水稻與擬南芥進行對比研究,科研人員還發現了一些有趣現象:例如,由于在太空中沒有地球上的重力引導,植物方向感差,根的定向生長運動明顯受阻,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,水稻的吐水活性卻顯著增強,這一特性未來可應用于空間制備凈化水。

                  空間環境監測及預報研究則為飛船發射和在軌運行安全起到了重要的保障作用,并促進了相關學科研究的發展。天宮二號伽馬暴偏振探測儀是國際首臺寬視場、高效率的專用宇宙伽馬射線暴偏振探測儀器,開辟了伽馬暴偏振探測新窗口,成功探測到55個宇宙伽馬暴事例,已被美國、歐洲和俄羅斯等空間天文衛星觀測所證實,為國際伽馬暴聯合探測做出了重要貢獻。

                  “未來,作為中國航天史上規模最大、長期有人照料的空間實驗平臺,空間站將成為國家級太空實驗室,全面開啟我國空間科學研究與應用的新階段。”林西強說。

                  航天員選拔訓練技術以及健康、生活和工作三大駐留保障技術得到有效驗證

                  對中國載人航天來說,歷次“神舟”和“天宮”飛行任務,同時也是載人航天工程各大系統驗證完善航天新技術的過程。

                  載人航天工程空間實驗室系統總設計師朱樅鵬介紹說,天宮二號作為我國首個太空實驗室,突破并掌握了中期駐留載人宜居環境設計技術、推進劑補加、人機協同在軌維修技術等關鍵技術,實現了交會對接、航天員中期駐留、推進劑補加、組合體控制與管理、航天醫學實驗、空間科學與應用,以及空間站技術驗證多任務融合設計與動態規劃。

                  例如,天宮二號與天舟一號配合,首次實現了我國航天器推進劑在軌補加任務,全面突破和掌握了推進劑在軌補加技術,系統解決了一系列技術難題,使推進劑補加系統性能指標處于世界領先水平,對后續空間站階段的推進劑補加進行了完整驗證。

                  “我們培養的11名航天員出色地完成了6次載人飛行任務,航天員隊伍總體實力增強。航天員選拔訓練技術以及健康、生活和工作三大駐留保障技術也得到了有效驗證,為未來空間站長期飛行奠定了堅實基礎,提供了強有力的技術支撐和保障。”載人航天工程航天員系統副總設計師黃偉芬介紹說,6次載人飛行并不多,時間也不長,必須要積累更多的數據和經驗,讓航天員能夠適應太空失重環境,高效完成工作。“人是載人航天的主體,將來走出地球尋找新的家園也是人類,所以要持續關注人的健康保障問題,把相關實驗繼續做下去。”

                  黃偉芬介紹說,在2016年、2017年實施的載人航天工程空間實驗室任務中,針對在軌飛行失重狀態下實施防護措施時的束縛和力負荷加載關鍵設備,開展了太空跑臺束縛系統在軌驗證,獲取了航天員在軌跑步鍛煉中穿著太空跑臺束縛系統時,肩、腰部的力分配數據及對束縛系統耐受性、適體性的主觀評價,驗證了空間站太空跑臺束縛系統的人體適用性,為空間站太空跑臺的完善和優化提供了直接依據。

                  載人航天技術服務普通人日常生活,空間站將成為太空中“會飛的農場”

                  在國外,脫水蔬菜、果珍等最早都曾是為航天員量身定制的產品。在我國,載人航天環控生保技術成功用于煤礦事故救援,航天醫學研究成果用于治療老年人骨密度降低等疾病,來自太空育種的蔬菜瓜果擺上尋常人家的餐桌……載人航天技術也已進入和服務普通人日常生活。

                  例如,載人空間站熱控方案中的泵驅兩相技術,尤其是射流送風技術、溫濕度風速獨立控制技術和仿真技術,可滿足文物展覽對溫濕度高精度控制的要求。故宮博物院就已經用到這種航天級的環控技術,讓文物能夠突破季節限制,隨時與觀眾相見。

                  2016年的天宮二號和神舟十一號任務中,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。通過對太空誘變育種材料進行變異性研究、評價和利用,為下一步核桃良種選育、獲得特異性狀等遺傳材料的開發利用打下堅實基礎。

                  2017年,全國第二個航天級食品標準——航天級食品原料核桃油標準的制定工作正式開始,航天級食品核桃油標準制定將成為解決云南核桃產業持續發展的關鍵。未來,類似這些航天級食品不僅會納入航天員 “太空食譜”,提升飛行任務中的食品種類多樣性,還會有更多人品嘗到航天級標準的食品。

                  自2016年起,中國航天育種高原特色物種中心平臺通過長征七號、天宮二號、神舟十一號開展籽種搭載實驗,選送蘭花、睡蓮、薰衣草、一串紅、石竹等94個觀賞園藝物種,共計719克。

                  “太空中微重力、輻射等特殊因素,會讓籽種產生變異,通過后期的篩選培育,我們會選出包含產量提高、抗病蟲害能力增強等正向變異特性的優良品種。太空育種能夠相對縮短傳統的育種周期,讓我們在較短的時間內,獲得所需要的品種。”云南省農業科學院花卉研究所副所長李紳崇介紹說,“航天生物技術在花卉產業中的應用,是加速提高觀賞園藝自主創新品種和專利品種的培育,增加產品附加值及百姓收入,實現觀賞園藝全價值產業鏈發展的有效途徑。”

                  未來,通過太空育種技術解決空間站里航天員的食品自給問題,空間站也將成為太空中“會飛的農場”。

                  《 人民日報 》( 2018年10月26日 18 版)

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