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“实践”驾鸿:微重力捎来惊喜

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  ■本报记者王佳雯

  今年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星实践十号在酒泉卫星发射中心升空。它犹如一个综合的太空实验室,携带着19项微重力和生命科学领域的实验装置,摆脱了地球重力影响,在卫星空间飞行12天后成功返回。

  如今,距离实践十号返回已有半年多的时间,科学家在忙些什么?揭开地球重力场盖在物质运动和生命活动规律上的面纱后,实践十号又让科学家看到了哪些科学问题的本质?

  忙碌是最好的状态

  《中国科学报》记者联系到实践十号首席科学家、中科院院士胡文瑞时,他的第一句话便是“我们还需要再多点时间”。虽然已过去半年多,但对于科学研究而言,时间仍显得有些短暂。

  事实上,19项科学实验的相关研究人员都面临着繁重的数据处理与分析、样品收集与分析等工作需要深入开展。也正因如此,胡文瑞反复跟记者解释,实践十号尚需做进一步的总结工作,“希望给大家多一点时间”。

  “各忙各的”——这是实践十号相关实验团队目前工作状态的最贴切描述,也是胡文瑞心中目前最好的状态——不过多地打扰大家的工作,给予科研人员探求问题本质所需的时间。

  作为实践十号卫星科学应用系统总设计师,中科院力学研究所研究员康琦印证了胡文瑞的说法。他告诉记者,实践十号返回后,“我们没想这么早做归纳总结”,当下各实验课题组“一半都在做数据处理与分析,另一半通过对样品、材料分析后再做数据分析”,因而他也认为现在做总结工作“时间稍微早了一点”。

  “我们的项目现在主要还是在做数据处理。”康琦在介绍自己所负责的流体实验时说,自实践十号卫星进入太空后,他们一共做了23个工况的微重力科学实验,需要对获得的空间实验数据进行重新校核。

  这是一个耗费大量时间与精力的工作。据康琦介绍,空间实验存在着一定的不确定性,比如他所从事的流体实验,实验流体介质就会受到蒸发等因素的影响,其蒸发量直接与当时的实验环境相关。“所以要校核哪些工况和我们当初的设想一致,有不对的我们还要校核到一个新数据上,在新的数据上做分析。”康琦说。

  而实践十号搭载的颗粒物质运动行为研究实验负责人、中科院物理研究所研究员厚美瑛的团队目前也在进行数据分析。“我们要跟踪颗粒,就要做图像处理,要一帧一帧地跟踪图像才能知道颗粒的速度,每一帧都要分析。”厚美瑛称,正因如此,她也觉得“一年是有点短,预期要两三年时间”。

  预期之外的“礼物”

  据胡文瑞介绍,实践十号的实验很成功,许多课题组还看到了预期目标之外的新现象。厚美瑛所负责的实验便是如此。

  厚美瑛告诉记者,她在实践十号上的实验,主要是为针对颗粒的聚团行为和分聚现象获取实验条件数据,而此次实践十号实验的结果令她“很满意”。

  “在实践十号上我们首次观察到了颗粒自发的分仓聚集现象。”她解释称,微重力下的分仓聚集在颗粒材料的定向存储与空间输运方面有很大的应用价值。同时,他们还从实践十号上获得了大量颗粒团簇图案,通过分析这些数据也将为他们提供团簇行为的完整相图,为验证理论模型提供实验依据。

  事实上,除此之外,实践十号还带给厚美瑛另一份意外的惊喜。通过分析实践十号卫星下传的实验数据,他们发现了一个有趣的现象。

  “实践十号颗粒冷却图像中发现冷凝静止的颗粒出现一致加速度的定向运动,我们认为这显示静止的颗粒对于卫星加速度有灵敏响应。”厚美瑛称,这是实验预期目标之外的新发现,目前相关数据还在进行进一步的分析。

  集体进步带来领域突破

  流体物理、燃烧科学、材料科学、辐射效应、重力生物效应和生物技术6个学科,涉及微重力物理与空间生命科学两大领域,实践十号相较于暗物质与量子等瞄准一个主目标的科学实验卫星而言,所涉及的学科领域显得特别广。

  虽然实践十号被称为“微重力卫星”,但康琦坦言,微重力涉及的工作太多了,实际上只是19个团队各做了一个小的方面。而这19个经过严格甄选的实验项目,也代表着各个团队在自己学科的创新与进步。康琦希望,依靠实践十号“集体的全面进步,带动微重力科学的进步”。

  事实上,围绕实践十号得到的实验数据,科学家还有很多事情可做。厚美瑛告诉记者,她围绕实践十号实验的相关研究工作已规划到了明年。

  “我们最大的目标是用实验数据验证我们的理论模型,这可能是明年要做的事情。”她说。

  与此同时,记者也了解到,目前很多项目组都在与相关领域的科技期刊接触,准备就一些研究发现投递论文。比如,厚美瑛团队就已经投出一篇与模拟分析相关的文章。

  而康琦告诉记者,他们希望未来汇总这些课题,推出微重力科学和生命科学两本论文集,希望系统阐述每个小领域的进展。

  “我们是做了方方面面创新之后的一个集体成果,希望每个项目能到国际上投出两三篇好文章”康琦说。

  实践十号首席科学家、中科院院士胡文瑞:

  期待微重力研究开花结果

  今年4月6日,实践十号带着19个项目的科学实验装置进入太空,并在太空进行了为期20天的实验,其中回收舱的11个项目在卫星空间飞行12天后成功返回,带回了丰硕的实验材料及生物样品。

  此次实践十号所搭载的科学实验在运行过程中没有出现任何重大失误,并且搭载的科学实验几乎都达到了预期效果,甚至比预期还要令人满意,可以说我们还是很幸运的。作为实践十号的参与者,我内心很激动,我们给国家和人民交上了一份令人满意的答卷。

  当下,科研人员正针对实践十号得到的实验结果,紧张有序地开展后续的数据处理与分析、样品收集与分析等相关工作。我们期待随着相关研究的深入,一批有代表性的成果能够得以呈现,也希望实践十号中所涉及的研究领域均能“开花结果”。

  作为我国首颗微重力科学实验卫星,实践十号除了对微重力和生命科学两大领域的研究提供了绝佳的实验平台,也令我国返回式科学卫星的发展前景得以展露。

  此次实践十号的成功,可以说为我国进一步发展相关技术奠定了基础。综合来看,相较于空间站,返回式卫星更具机动性,可以更好地满足相关实验开展的要求,可以作为载人空间站的重要补充而存在。目前,国内相关研究对于微重力环境实验条件的需求,也需要返回式卫星发挥更大的作用。

  鉴于返回式科学卫星的不可替代性及其与空间站相互补充的特点,该技术的发展前景及可能为相关科学研究提供的平台十分令人期待。目前,国内也已在相关领域布局,未来我国可重复利用的新型返回式卫星的发展,将为相关科学研究提供更加低成本、便利的实验条件。(本报记者王佳雯整理)

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