音頻科普:-空間實驗室獲得的科研成果
發(fā)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真正意義上的太空實驗室,上面搭載了14項大約600公斤的應(yīng)用載荷,在規(guī)模和水平上有了明顯提升,也為空間站建設(shè)做了前期準(zhǔn)備。未來,作為我國航天史上規(guī)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。?

  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(wù),達(dá)到了設(shè)計壽命。由于狀態(tài)良好,加上所攜帶的科學(xué)儀器設(shè)備功能正常,這個太空實驗室最后會受控離軌,最大程度地發(fā)揮珍貴的空間應(yīng)用效益。今天的節(jié)目,我們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(yīng)用,是我國發(fā)展載人航天的出發(fā)點和落腳點。自從1992年載人航天工程立項實施起,就提出了“造船為建站,建站為應(yīng)用”的重要理念。建造神舟飛船,是為建設(shè)空間站提供天地往返的運輸工具;而建造空間站是為開展大規(guī)模空間應(yīng)用提供平臺。天宮二號空間實驗室,既是載人航天技術(shù)試驗平臺,也是利用太空特殊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的“實驗室”。?

  我國載人航天工程辦公室副主任林西強(qiáng)說,通過持續(xù)建設(shè)空間應(yīng)用系統(tǒng),相關(guān)科研經(jīng)費投入不斷加大,空間站建造階段空間應(yīng)用系統(tǒng)科研經(jīng)費占比大約為15%,已經(jīng)超過14個系統(tǒng)平均值。?

  目前,在突破載人航天基本技術(shù)的同時,我國載人航天工程已累計安排100余項科學(xué)實驗與應(yīng)用試驗,取得了一大批具有重大價值的科學(xué)與應(yīng)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(tài)微波遙感器為代表的29項實驗;利用天宮一號目標(biāo)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(yīng)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鐘是國際上首臺在軌運行的冷原子鐘,日穩(wěn)定度3000萬年的誤差小于1秒,實驗掌握了冷原子團(tuán)的在軌激光冷卻、操控、與微波相互作用及冷原子探測等關(guān)鍵技術(shù),對未來空間高精度標(biāo)準(zhǔn)時頻系統(tǒng)提供了直接技術(shù)支持。載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師呂從民介紹說,我國空間生命科學(xué)實驗、空間材料科學(xué)實驗、微重力流體物理實驗發(fā)現(xiàn)了一批新的科學(xué)現(xiàn)象,提高了對相關(guān)規(guī)律的認(rèn)知,獲得了有特色的科學(xué)成果;開展的地球環(huán)境監(jiān)測和空間天文觀測研究成果,使我國在這些領(lǐng)域的研究進(jìn)入國際先進(jìn)行列。?

  在空間生命科學(xué)方面,天宮二號高等植物培養(yǎng)實驗進(jìn)行了擬南芥和水稻的生長培育,并且順利開花結(jié)果。首次完成了高等植物“從種子到種子”的空間長周期培養(yǎng)。?

  通過與地面上同步種植的水稻與擬南芥進(jìn)行對比研究,科研人員還發(fā)現(xiàn)了一些有趣現(xiàn)象:例如,由于在太空中沒有地球上的重力引導(dǎo),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(qiáng)。這一特性,未來可以應(yīng)用于空間制備凈化水。?

  另外,空間環(huán)境監(jiān)測及預(yù)報研究,則為飛船發(fā)射和在軌運行安全起到了重要的保障作用,并促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科研究的發(fā)展。天宮二號伽瑪暴偏振探測儀是國際首臺寬視場、高效率的專用宇宙伽瑪射線暴偏振探測儀器,成功探測到55個宇宙伽瑪暴事例,已被歐洲和俄羅斯等空間天文衛(wèi)星觀測所證實,為國際伽瑪暴聯(lián)合探測做出了重要貢獻(xiàn)。這里說到的伽瑪暴,是來自天空中某一方向的伽瑪射線強(qiáng)度在短時間內(nèi)突然增強(qiáng),隨后又迅速減弱的現(xiàn)象。伽瑪暴發(fā)現(xiàn)于1967年,幾十年來,人們對它的本質(zhì)了解得還不是很清楚。目前,伽瑪暴是天文學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一。?

  對于我國載人航天事業(yè)來說,天宮二號作為我國首個太空實驗室,實現(xiàn)了交會對接、航天員中期駐留載人宜居環(huán)境設(shè)計技術(shù)、推進(jìn)劑補加、人機(jī)協(xié)同在軌維修、航天醫(yī)學(xué)實驗、空間科學(xué)與應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù),以及空間站技術(shù)驗證多任務(wù)融合的設(shè)計與動態(tài)規(guī)劃。?

  例如,天宮二號與天舟一號配合,首次實現(xiàn)了我國航天器推進(jìn)劑在軌補加任務(wù),解決了一系列技術(shù)難題。使推進(jìn)劑補加系統(tǒng)性能指標(biāo),處于世界領(lǐng)先水平,對后續(xù)空間站階段的推進(jìn)劑補加進(jìn)行了完整驗證。?

  載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師黃偉芬說道,“我們培養(yǎng)的11名航天員出色地完成了6次載人飛行任務(wù),航天員隊伍總體實力增強(qiáng)。航天員選拔訓(xùn)練技術(shù)以及健康、生活和工作三大駐留保障技術(shù)也得到了有效驗證,為未來空間站長期飛行提供了技術(shù)支撐和保障。 6次載人飛行并不多,時間也不長,必須要積累更多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,讓航天員能夠適應(yīng)太空失重環(huán)境,高效完成工作。人是載人航天的主體,將來走出地球?qū)ふ倚碌募覉@也是人類,所以要持續(xù)關(guān)注人的健康保障問題,把相關(guān)實驗繼續(xù)做下去?!?

  在之前的節(jié)目中,我們也曾說到載人航天工程空間實驗室任務(wù)中,開展了太空跑臺束縛系統(tǒng)的在軌驗證。經(jīng)過統(tǒng)計,科研人員獲取了航天員在軌跑步鍛煉中穿著太空跑臺束縛系統(tǒng)時,肩、腰部的力分配數(shù)據(jù),以及對束縛系統(tǒng)的耐受性、適體性的主觀評價。這些實際驗證,為空間站太空跑臺的完善和優(yōu)化都提供了直接依據(jù)。?

  未來載人航天技術(shù),還將服務(wù)普通人的生活,空間站將成為太空中“會飛的農(nóng)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(chǎn)品。在我國,載人航天環(huán)控生保技術(shù)成功用于煤礦事故救援,航天醫(yī)學(xué)研究成果用于治療老年人骨密度降低等疾病。而且,在節(jié)目開始說到的空間生命科學(xué)的研究應(yīng)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(shù)也已進(jìn)入和服務(wù)人們的日常生活。?

  例如,載人空間站熱控方案中的泵驅(qū)兩相技術(shù),尤其是射流送風(fēng)技術(shù)、溫濕度風(fēng)速獨立控制技術(shù)和仿真技術(shù),可以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(jīng)用到這種航天級的環(huán)控技術(shù),讓文物能夠突破季節(jié)限制,隨時與觀眾相見。?

  2016年的天宮二號和神舟十一號任務(wù)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(jìn)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(fā)利用打下了堅實基礎(chǔ)。?

  不僅如此,在2017年,全國第二個航天級食品標(biāo)準(zhǔn)——航天級食品原料核桃油標(biāo)準(zhǔn)的制定工作正式開始。這個標(biāo)準(zhǔn),會成為解決云南核桃產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)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(wù)中的食品種類多樣性,還會有更多人品嘗到航天級標(biāo)準(zhǔn)的食品。?

  根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,自2016年起,我國航天育種高原特色物種中心平臺,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,選送蘭花、睡蓮、薰衣草、一串紅、石竹等94個觀賞園藝物種,共計719克。?

  云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)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,會讓籽種產(chǎn)生變異,通過后期的篩選培育,我們會選出包含產(chǎn)量提高、抗病蟲害能力增強(qiáng)等正向變異特性的優(yōu)良品種。太空育種能夠相對縮短傳統(tǒng)的育種周期,讓我們在較短的時間內(nèi),獲得所需要的品種。航天生物技術(shù)在花卉產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,是加速提高觀賞園藝自主創(chuàng)新品種和專利品種的培育。這樣一來,還可以增加產(chǎn)品附加值及百姓的收入,實現(xiàn)觀賞園藝全價值產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的有效途徑?!?/strong>?

  經(jīng)過大量空間實驗的分享,也恰恰體現(xiàn)了我國在堅持“造船為建站,建站為應(yīng)用”這一理念下,所獲得的科研成果。當(dāng)然,這也是提升我國載人航天領(lǐng)域技術(shù)水平必經(jīng)的備戰(zhàn)過程。相信未來空間站的建設(shè),會給我國以及世界帶來更多的高科技應(yīng)用,讓“會飛的農(nóng)場”造福更多的人群。?



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