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前沿·聚焦 天宫二号 遨游太空730天

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发布:新新网络 | 发布时间:2018-10-16 | 来源:中国青年报 | 点击:


  航天员陈冬和几位载人航天工程系统总设计师最近一次公开露面,是在今年9月的一场发布会上。颇为罕见的是,这些航天人聚首,没有大谈火箭、飞船的工程进展或是月球、火星的探测计划,而是聊起了看似风马牛不相及的生菜、拟南芥、高等植物的栽培,以及拗口的量子密钥、伽玛暴、冷原子钟、空间液桥等科学问题。

  在我国第一个真正意义上的太空实验室——天宫二号刚过完两岁生日、在轨设计寿命即将到来之际,人们将视线焦点,回归到这一国家工程的科学和应用问题上来。

  两年前的中秋之夜,天宫二号发射升空。在此前后,一艘艘神舟飞船奔向太空,紧跟着还有天宫、天舟,以及不时传出的空间交会对接、推进剂在轨补加等技术突破。不断有人发问:这些耗费了巨大人力物力的工程究竟为了什么?

  就是科学和应用。航天人很清楚其中的脉络,甚至从一开始就定下了目标。正如中国载人航天工程办公室副主任林西强所说,该工程自1992年立项实施起,即提出“造船为建站,建站为应用”,建造神舟飞船,是为建设空间站提供天地往返运输工具,而建造空间站,是为开展大规模空间应用提供平台。

  作为未来空间站的雏形,天宫二号截至目前已在太空遨游超过730天,其中不间断进行的空间科学实验、空间应用与技术试验多达14项,是我国历次载人航天任务中应用项目最多的一次。也因此,被称作我国“最忙碌”的太空实验室。

  探索脚步不曾停歇 

  陈冬回到地面后,他以“太空实验员”的身份交了一份科学作业。其中,他和景海鹏在天宫二号亲手播种、浇水、施肥、间苗的植物栽培验证试验有了一个好消息:长成了9棵绿油油的生菜。

  “我们可以骄傲地说,通过我们的双手实现了地面科技人员的太空梦想。”陈冬说。

  这只是天宫二号两年太空之旅的一个缩影。去年9月,我国第一艘货运飞船天舟一号完成最后一次“太空加油”后,便和天宫二号分离,留下后者在高度约400公里的轨道独自遨游。

  尽管天宫二号暂时淡出公众视线,航天员也回到了地面,但与之有关的探索脚步并未停歇,等待它的是一项接一项试验和任务,继续地球观测和空间科学实验、应用技术试验的“忙碌”模式。

  说起过去两年的天宫二号,载人航天工程空间应用系统副总设计师吕从民一口气连说了5大成果,其中不乏多个“国内首个”“国际领先”。

  比如天宫二号搭载的空间冷原子钟,是国际上首台在轨运行的冷原子钟,其精度达到3000万年误差小于1秒,将目前人类在太空的时间计量精度提高了1~2个数量级。

  就在天宫二号两岁生日前的两个月,国际学术期刊《自然·通讯》刊登了这一来自中国的论文。中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、空间冷原子钟分系统主任设计师刘亮告诉记者,近年来,空间冷原子钟的研制成为各国竞争的焦点,而中国科研人员突破热原子钟的局限,提出空间冷原子钟总体技术路线,最终将冷原子钟送上太空。

  天宫二号还帮科学家收获了一些 “意外”发现。

  以天宫二号上的三维成像微波高度计为例,这是迄今对地球进行成像观测的电磁波频率最高的雷达。中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室副主任张云华说,自2016年9月22日首次开机以来,该高度计以前所未有的1到8度视角从太空对地球海洋和陆地进行观测,以这一独特视角所获取的观测数据呈现了很多独特现象。

  “甚至有一些结果完全出乎了我们的意料。” 张云华说,从该设备的角度来观测,海洋和陆表水体呈现出非常强的反射,而陆地很暗,能够将一些较小的海岛分辨出来,在强杂波的背景下,甚至能观测到大量不同大小船只的尾迹。

  林西强还晒出一份属于载人工程的“科学成绩单”:该工程实施以来,空间应用领域成果获得国家科技进步特等奖2次,取得省部级科技进步奖90余项,取得专利400余项,发表核心期刊论文1000多篇。

  寻找更多可能性 

  一个追问是:为何非要到太空去,有些科学实验在地面上是否也可行?

  科学家通常给出的一个解释是:只有在那里,才能获得持续的微重力环境。也因此,很多实验都被冠以“某某微重力科学实验”。

  微重力,即某种意义上的“失重”。在一个空间中,当微重力水平达到了10^-3g或10^-4g,就处于“失重”状态。尽管地球上高度百米的落塔也能“制造”失重,但只能够给科学家提供短短3.5秒的微重力时间。要获得更长的微重力时间,还是要到太空去。

  至于失重飞机、高空气球-落舱、探空火箭,这些短时微重力平台的局限是,不足以满足科学实验需要的微重力时间。中国科学院力学研究所研究员康琦告诉记者,相比于重力环境,失重是一种极端物理条件——极端,给人类探索未知带来了更多可能。

  在天宫二号中,康琦及其团队就带来一项名为“液桥”热毛细对流的多样性实验,他说,为生产出高质量的半导体材料,就要科学控制单晶硅在晶体生长过程中浮力对流和热毛细对流的影响,而太空特有的微重力环境,可以让科学家深入剖析热毛细对流的真实过程。

  除了微重力之外,广袤太空还蕴藏着强辐射、高温、


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