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第72集 空间实验室获得的科研成果

第72集 空间实验室获得的科研成果 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-18   浏览数:
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  天宫二号空间实验室是我国第一个真正意义上的太空实验室,上面搭载了14项约600公斤的应用载荷,在规模和水平上有明显提升,也为空间站建设做了前期准备。未来,作为我国航天史上规模最大、长期有人照料的空间实验平台,空间站将成为国家级太空实验室。 

  如今,天宫二号空间实验室圆满完成了2年在轨飞行和各项试验任务,达到了设计寿命。由于状态良好,加上所携带的科学仪器设备功能正常,这个太空实验室最后会受控离轨,最大程度发挥珍贵的空间应用效益。今天的节目,我们来听听天宫二号空间实验室都取得了哪些科研成果。 

  大力开展空间应用,是我国发展载人航天的出发点和落脚点。自从1992年载人航天工程立项实施起,提出“造船为建站,建站为应用”的重要理念。建造神舟飞船,是为建设空间站提供天地往返的运输工具;而建造空间站是为开展大规模空间应用提供平台。天宫二号空间实验室,既是载人航天技术试验平台,也是利用太空特殊环境进行科学实验的“实验室”。 

  我国载人航天工程办公室副主任林西强说,通过持续建设空间应用系统,相关科研经费投入不断加大,空间站建造阶段空间应用系统科研经费占比大约为15%,已经超过14个系统平均值。 

  目前,在突破载人航天基本技术的同时,我国载人航天工程已累计安排100余项科学实验与应用试验,取得一大批具有重大价值的科学与应用成果。其中,利用神舟飞船留轨舱和返回舱,开展了以多模态微波遥感器为代表的29项实验;利用天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室、神舟飞船和天舟飞船,开展了70余项实验。特别是天宫二号空间实验室支持空间应用的能力,和前期相比有了大幅度提升 

  例如,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,日稳定度3000万年的误差小于1秒,实验掌握了冷原子团的在轨激光冷却、操控、与微波相互作用及冷原子探测等关键技术,对未来空间高精度标准时频系统提供了直接技术支持。载人航天工程空间应用系统副总设计师吕从民介绍说,我国空间生命科学实验、空间材料科学实验、微重力流体物理实验发现了一批新的科学现象,提高了对相关规律的认知,获得了有特色的科学成果;开展的地球环境监测和空间天文观测研究成果,使我国在这些领域的研究进入国际先进行列。 

  在空间生命科学方面,天宫二号高等植物培养实验进行了拟南芥和水稻的生长培育,并且顺利开花结果。首次完成了高等植物“从种子到种子”的空间长周期培养。 

  通过与地面上同步种植的水稻与拟南芥进行对比研究,科研人员还发现了一些有趣现象:例如,由于在太空中没有地球上的重力引导,植物方向感差,根的定向生长运动明显受阻,太空中的水也不能有效地回到土壤中。但同样在太空微重力的条件下,水稻的吐水活性却明显增强。这一特性,未来可以应用于空间制备净化水。 

  另外,空间环境监测及预报研究,则为飞船发射和在轨运行安全起到了重要的保障作用,并促进了相关学科研究的发展。天宫二号伽玛暴偏振探测仪是国际首台宽视场、高效率的专用宇宙伽玛射线暴偏振探测仪器,成功探测到55个宇宙伽玛暴事例,已被欧洲和俄罗斯等空间天文卫星观测所证实,为国际伽玛暴联合探测做出了重要贡献。这里说到的伽玛暴,是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象。伽玛暴发现于1967年,十年来,人们对它的本质了解得还不很清楚。目前,伽玛暴是天文学中最活跃的研究领域之一。 

  对于我国载人航天事业来说,天宫二号作为我国首个太空实验室,实现了交会对接、航天员中期驻留载人宜居环境设计技术、推进剂补加、人机协同在轨维修、航天医学实验、空间科学与应用等关键技术,以及空间站技术验证多任务融合的设计与动态规划。 

  例如,天宫二号与天舟一号配合,首次实现了我国航天器推进剂在轨补加任务,解决了一系列技术难题。使推进剂补加系统性能指标,处于世界领先水平,对后续空间站阶段的推进剂补加进行了完整验证。 

  载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬说“我们培养的11名航天员出色地完成了6次载人飞行任务,航天员队伍总体实力增强。航天员选拔训练技术以及健康、生活和工作三大驻留保障技术也得到了有效验证,为未来空间站长期飞行提供了技术支撑和保障。 6次载人飞行并不多,时间也不长,必须要积累更多的数据和经验,让航天员能够适应太空失重环境,高效完成工作。人是载人航天的主体,将来走出地球寻找新的家园也是人类,所以要持续关注人的健康保障问题,把相关实验继续做下去。 

  在之前的节目中,我们也曾说到载人航天工程空间实验室任务中,开展了太空跑台束缚系统在轨验证。经过统计,科研人员获取了航天员在轨跑步锻炼中穿着太空跑台束缚系统时,肩、腰部的力分配数据,以及对束缚系统耐受性、适体性的主观评价。这些实际验证为空间站太空跑台的完善和优化提供了直接依据。 

  未来载人航天技术,还将服务普通人的生活,空间站将成为太空中“会飞的农场”。 

  在国外,脱水蔬菜、果珍等最早都曾是为航天员量身定制的产品。在我国,载人航天环控生保技术成功用于煤矿事故救援,航天医学研究成果用于治疗老年人骨密度降低等疾病。而且,在节目开始说到的空间生命科学的研究应用,也能让来自太空育种的蔬菜瓜果,摆上寻常人家的餐桌……可见,载人航天技术也已进入和服务人们的日常生活。 

  例如,载人空间站热控方案中的泵驱两相技术,尤其是射流送风技术、温湿度风速独立控制技术和仿真技术,可以满足文物展览对温湿度高精度控制的要求。故宫博物院就已经用到这种航天级的环控技术,让文物能够突破季节限制,随时与观众相见。 

  2016年的天宫二号和神舟十一号任务中,分别搭载了云南的核桃种子和核桃穗条,在太空遨游33天后返回地面栽培。通过对太空诱变育种材料进行变异性研究、评价和利用,为下一步核桃良种选育、获得特异性状等遗传材料的开发利用打下坚实基础。 

  不仅如此,在2017年,全国第二个航天级食品标准——航天级食品原料核桃油标准的制定工作正式开始。这个标准,会成为解决云南核桃产业持续发展的关键。未来,类似这些航天级食品不仅会纳入航天员 “太空食谱”,提升飞行任务中的食品种类多样性,还会有更多人品尝到航天级标准的食品。 

  根据数据统计,自2016年起,国航天育种高原特色物种中心平台,就通过长征七号、天宫二号、神舟十一号开展籽种搭载实验,选送兰花、睡莲、薰衣草、一串红、石竹等94个观赏园艺物种,共计719克。 

  云南省农业科学院花卉研究所副所长李绅崇介绍说“太空中微重力、辐射等特殊因素,会让籽种产生变异,通过后期的筛选培育,我们会选出包含产量提高、抗病虫害能力增强等正向变异特性的优良品种。太空育种能够相对缩短传统的育种周期,让我们在较短的时间内,获得所需要的品种。航天生物技术在花卉产业中的应用,是加速提高观赏园艺自主创新品种和专利品种的培育。这样一来,还可以增加产品附加值及百姓的收入,实现观赏园艺全价值产业链发展的有效途径。” 

  经过大量空间实验的分享,也恰恰体现了我国在坚持“造船为建站,建站为应用”这一理念下,所获得的科研成果。当然,这也是提升我国载人航天领域技术水平必经的备战过程。相信未来空间站的建设,会给我国以及世界带来更多的高科技应用,让“会飞的农场”造福更多的人群。 


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