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去太空“实践”科学

去太空“实践”科学

“实践十号”卫星实景拍摄 资料图片

  4月6日凌晨1时38分,实践十号返回式科学卫星一飞冲天!

  用中国科学院力学研究所研究员、实践十号首席科学家胡文瑞院士的话说,实践十号是一颗“专为科学而生的”卫星,它为实验提供了载人空间站都无法达到的更好的微重力环境,“极端物理学条件必然蕴含着重大的科学问题的突破,我们期待实践十号为我们带来惊喜!”

  微重力研究是国际科技竞争的焦点 

  地球的重力环境是1g,微重力环境就是指重力仅为10-6g到10-4g的环境。胡文瑞说:“在微重力环境下,物理过程和北京时时彩生命过程都会发生改变,一些理论预言也只有在微重力环境下才能得到检验。对物理学、材料科学、生命科学而言,微重力环境都是最好的实验场。”

  微重力环境不只为基础科学发现提供了新平台,更在育种、新药制备、新材料发明上大有作为。中国科学院国家空间科学中心主任、空间科学卫星工程常务副总指挥吴季说:“与之前发射的暗物质粒子探测卫星不同,实践十号的很多科学实验,比如微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究、微煤燃烧和污染物生成实验等,结果都与我们的日常生活息息相关。”

  微重力环境是地球上所不具备的——人类必须到太空中去。近年来,微重力科学研究已经成为国际科技竞争的焦点:俄罗斯一直在微重力环境中进行新型工艺和新型材料的研究,美国已在微重力环境中发明了新药。有资料称,以美国为例,据不完全统计,美国航空航天局在微重力科学实验研究投资,平均以每年50%的速度递增。

  吴季说,中国原来卫星多以应用为主,进行基础研究的科学卫星几乎没有,“中国要建设创新型国家,不能永远用别人发现的知识,永远跟在别人后面走。”去年12月,中国发射了暗物质粒子探测卫星,除了实践十号今年下半年还将发射量子科学实验卫星和硬X射线调制望远镜卫星。“这4颗卫星都是由中国科学院空间科学战略性先导科技专项支持的,我们正在遴选‘十三五’期间的科学卫星项目,希望这些努力能够尽快补上中国空间科学的短板。”

  实践十号能提供更好的微重力环境 

  2020年左右,中国将建成载人空间站。但实践十号所作的实验并不仅仅是载人空间站建成之前的有益补充,胡文瑞说:“它能为科学实验提供一个比载人空间站更好的环境。”

  环境一:10-6g微重力环境。“实践十号能提供比载人空间站更好的微重力环境。”胡文瑞说,载人空间站因为首先要保证航天员的健康和安全,所以微重力环境往往达不到10-6g。航天科技集团第五研究院研究员、实践十号卫星系统总设计师赵会光说:“实践十号微重力整体水平能达到10-4g,部分科学仪器在不同时段能达到10-6g。”胡文瑞说:“而且空间站比较大,人员活动和机械运转都会对微重力环境产生干扰,实践十号则排除了相关干扰,能为科学实验提供最好的微重力环境。”

  环境二:机动性强。与以前卫星发射不同的是,直到4月5日晚、卫星发射的8个小时前,最后一个有效载荷才安装到实践十号上。中科院力学研究所研究员、实践十号科学应用系统总指挥康琦解释:“这是一项涉及生命科学的实验,因此要最大限度地排除地球重力的影响,因此我们选择最后才将有效载荷装配到卫星上。”这在载人空间站上是无法实现的,胡文瑞说:“实践十号在这方面有很强的机动性,一切以科学实验为先。”

  环境三:双舱实验。在实践十号的19项科学任务中,“典型非金属材料燃烧实验”“电流过载下导线绝缘层着火”等微重力燃烧实验特别受到瞩目,这些是胡文瑞呼吁了好多年的项目。“内部起火是卫星、飞船、载人航天器等面临的最大威胁之一,这在世界航天发展史上不是没有惨痛教训的!但在载人空间站上,这类危险的实验不适合做。”胡文瑞说,“而实践十号分为留轨舱和回收舱两部分,回收舱返回地球后,留轨舱会继续完成这些实验。”

  围绕科学目标创新工程设计 

  “我们已有十年没有发射过返回式卫星了!”中国航天科技集团五院研究员、实践十号工程总设计师唐伯昶有些激动,“我们为它量身定制了许多新功能,既要保证实现科学目标,又要守护它平安返家。”

  赵会光介绍,实践十号所承担的任务为设计者提出了很多难题。“我们以前发射过24颗返回式卫星,但大多是遥感等应用卫星。实践十号是我国第一颗微重力科学实验卫星,实验对平台带来的挑战,是以往任何一颗返回式卫星都不曾遇到的。”比如,诸多实验的展开让天地遥操作系统更加复杂;再比如,为了确保实验结果,对回收舱的散热提出更高要求……“我们在热控、微重力、供电能力、回收保温等方面进行北京时时彩全面升级。”赵会光说,特别是为了解决控件材料实验设备(温度长期保持在700摄氏度附近)和生命科学实验设备(温度要求保持在36摄氏度左右)同处回收舱的温控问题,在返回式卫星上首次引入流体回路温控技术,“可以说,实践十号是创造性地迈出空间科学实验步伐的一颗‘新星’!”

  实践十号的另一个亮点是,科学家们为返回舱选择了一个新的落点——内蒙古四子王旗。

  今天,实践十号发射成功,但它引领的科学之路才刚刚开启。胡文瑞说:“实践十号取得的实验数据要作进一步分析,并与地面实验进行比对。我相信,大家会陆续看到激动人心的科研成果!”

(原载于《光明日报》 2016-04-06 06版)