音頻科普:-空間實驗室獲得的科研成果
發布時間:2020-11-06
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音頻科普:-空間實驗室獲得的科研成果

天宮二號空間實驗室是我國第一個(ge) 真正意義(yi) 上的太空實驗室,上麵搭載了14項大約600公斤的應用載荷,在規模和水平上有了明顯提升,也為(wei) 空間站建設做了前期準備。未來,作為(wei) 我國航天史上規模最大、長期有人照料的空間實驗平台,空間站將成為(wei) 國家級太空實驗室。 

  如今,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。由於(yu) 狀態良好,加上所攜帶的科學儀(yi) 器設備功能正常,這個(ge) 太空實驗室最後會(hui) 受控離軌,最大程度地發揮珍貴的空間應用效益。今天的節目,我們(men) 來聽聽天宮二號空間實驗室都取得了哪些科研成果。 

  大力開展空間應用,是我國發展載人航天的出發點和落腳點。自從(cong) 1992年載人航天工程立項實施起,就提出了“造船為(wei) 建站,建站為(wei) 應用”的重要理念。建造神舟飛船,是為(wei) 建設空間站提供天地往返的運輸工具;而建造空間站是為(wei) 開展大規模空間應用提供平台。天宮二號空間實驗室,既是載人航天技術試驗平台,也是利用太空特殊環境進行科學實驗的“實驗室”。 

  我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係統,相關(guan) 科研經費投入不斷加大,空間站建造階段空間應用係統科研經費占比大約為(wei) 15%,已經超過14個(ge) 係統平均值。 

  目前,在突破載人航天基本技術的同時,我國載人航天工程已累計安排100餘(yu) 項科學實驗與(yu) 應用試驗,取得了一大批具有重大價(jia) 值的科學與(yu) 應用成果。其中,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(wei) 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餘(yu) 項實驗。特別是天宮二號空間實驗室支持空間應用的能力,和前期相比有了大幅度提升。 

  例如,天宮二號搭載的空間冷原子鍾是國際上首台在軌運行的冷原子鍾,日穩定度3000萬(wan) 年的誤差小於(yu) 1秒,實驗掌握了冷原子團的在軌激光冷卻、操控、與(yu) 微波相互作用及冷原子探測等關(guan) 鍵技術,對未來空間高精度標準時頻係統提供了直接技術支持。載人航天工程空間應用係統副總設計師呂從(cong) 民介紹說,我國空間生命科學實驗、空間材料科學實驗、微重力流體(ti) 物理實驗發現了一批新的科學現象,提高了對相關(guan) 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。 

  在空間生命科學方麵,天宮二號高等植物培養(yang) 實驗進行了擬南芥和水稻的生長培育,並且順利開花結果。首次完成了高等植物“從(cong) 種子到種子”的空間長周期培養(yang) 。 

  通過與(yu) 地麵上同步種植的水稻與(yu) 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,由於(yu) 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,水稻的吐水活性卻明顯增強。這一特性,未來可以應用於(yu) 空間製備淨化水。 

  另外,空間環境監測及預報研究,則為(wei) 飛船發射和在軌運行安全起到了重要的保障作用,並促進了相關(guan) 學科研究的發展。天宮二號伽瑪暴偏振探測儀(yi) 是國際首台寬視場、高效率的專(zhuan) 用宇宙伽瑪射線暴偏振探測儀(yi) 器,成功探測到55個(ge) 宇宙伽瑪暴事例,已被歐洲和俄羅斯等空間天文衛星觀測所證實,為(wei) 國際伽瑪暴聯合探測做出了重要貢獻。這裏說到的伽瑪暴,是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內(nei) 突然增強,隨後又迅速減弱的現象。伽瑪暴發現於(yu) 1967年,幾十年來,人們(men) 對它的本質了解得還不是很清楚。目前,伽瑪暴是天文學中最活躍的研究領域之一。 

  對於(yu) 我國載人航天事業(ye) 來說,天宮二號作為(wei) 我國首個(ge) 太空實驗室,實現了交會(hui) 對接、航天員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、航天醫學實驗、空間科學與(yu) 應用等關(guan) 鍵技術,以及空間站技術驗證多任務融合的設計與(yu) 動態規劃。 

  例如,天宮二號與(yu) 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,解決(jue) 了一係列技術難題。使推進劑補加係統性能指標,處於(yu) 世界領先水平,對後續空間站階段的推進劑補加進行了完整驗證。 

  載人航天工程航天員係統副總設計師黃偉(wei) 芬說道,“我們(men) 培養(yang) 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(ti) 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(wei) 未來空間站長期飛行提供了技術支撐和保障。 6次載人飛行並不多,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(ti) ,將來走出地球尋找新的家園也是人類,所以要持續關(guan) 注人的健康保障問題,把相關(guan) 實驗繼續做下去。” 

  在之前的節目中,我們(men) 也曾說到載人航天工程空間實驗室任務中,開展了太空跑台束縛係統的在軌驗證。經過統計,科研人員獲取了航天員在軌跑步鍛煉中穿著太空跑台束縛係統時,肩、腰部的力分配數據,以及對束縛係統的耐受性、適體(ti) 性的主觀評價(jia) 。這些實際驗證,為(wei) 空間站太空跑台的完善和優(you) 化都提供了直接依據。 

  未來載人航天技術,還將服務普通人的生活,空間站將成為(wei) 太空中“會(hui) 飛的農(nong) 場”。 

  在國外,脫水蔬菜、果珍等最早都曾是為(wei) 航天員量身定製的產(chan) 品。在我國,載人航天環控生保技術成功用於(yu) 煤礦事故救援,航天醫學研究成果用於(yu) 治療老年人骨密度降低等疾病。而且,在節目開始說到的空間生命科學的研究應用,也能讓來自太空育種的蔬菜瓜果,擺上尋常人家的餐桌……可見,載人航天技術也已進入和服務人們(men) 的日常生活。 

  例如,載人空間站熱控方案中的泵驅兩(liang) 相技術,尤其是射流送風技術、溫濕度風速獨立控製技術和仿真技術,可以滿足文物展覽對溫濕度高精度控製的要求。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製,隨時與(yu) 觀眾(zhong) 相見。 

  2016年的天宮二號和神舟十一號任務中,分別搭載了雲(yun) 南的核桃種子和核桃穗條,在太空遨遊33天後返回地麵栽培。通過對太空誘變育種材料進行變異性研究、評價(jia) 和利用,為(wei) 下一步核桃良種選育、獲得特異性狀等遺傳(chuan) 材料的開發利用打下了堅實基礎。 

  不僅(jin) 如此,在2017年,全國第二個(ge) 航天級食品標準——航天級食品原料核桃油標準的製定工作正式開始。這個(ge) 標準,會(hui) 成為(wei) 解決(jue) 雲(yun) 南核桃產(chan) 業(ye) 持續發展的關(guan) 鍵。未來,類似這些航天級食品不僅(jin) 會(hui) 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(hui) 有更多人品嚐到航天級標準的食品。 

  根據數據統計,自2016年起,我國航天育種高原特色物種中心平台,就通過長征七號、天宮二號、神舟十一號開展了籽種搭載實驗,選送蘭(lan) 花、睡蓮、薰衣草、一串紅、石竹等94個(ge) 觀賞園藝物種,共計719克。 

  雲(yun) 南省農(nong) 業(ye) 科學院花卉研究所副所長李紳崇介紹說:“太空中微重力、輻射等特殊因素,會(hui) 讓籽種產(chan) 生變異,通過後期的篩選培育,我們(men) 會(hui) 選出包含產(chan) 量提高、抗病蟲害能力增強等正向變異特性的優(you) 良品種。太空育種能夠相對縮短傳(chuan) 統的育種周期,讓我們(men) 在較短的時間內(nei) ,獲得所需要的品種。航天生物技術在花卉產(chan) 業(ye) 中的應用,是加速提高觀賞園藝自主創新品種和專(zhuan) 利品種的培育。這樣一來,還可以增加產(chan) 品附加值及百姓的收入,實現觀賞園藝全價(jia) 值產(chan) 業(ye) 鏈發展的有效途徑。” 

  經過大量空間實驗的分享,也恰恰體(ti) 現了我國在堅持“造船為(wei) 建站,建站為(wei) 應用”這一理念下,所獲得的科研成果。當然,這也是提升我國載人航天領域技術水平必經的備戰過程。相信未來空間站的建設,會(hui) 給我國以及世界帶來更多的高科技應用,讓“會(hui) 飛的農(nong) 場”造福更多的人群。 



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