太空实验室照耀梦想的天宫

发布时间：2023-10-20 12:43:06 所属栏目：动态来源：

导读：中国第一次成功的运载人员的任务已经过去20年了，这一年是它的庆典之年。不久前，中国载人航天工程办公室传来喜讯：中国国家太空实验室已正式运行，空间应用正有序展开、成果频现。

水稻种子在太空中发芽、抽穗、

中国第一次成功的运载人员的任务已经过去20年了，这一年是它的庆典之年。不久前，中国载人航天工程办公室传来喜讯：中国国家太空实验室已正式运行，空间应用正有序展开、成果频现。

水稻种子在太空中发芽、抽穗、长出新稻种，第一团火苗受控在中国空间站燃烧30秒……据公开报道，截至目前，中国空间站已经在轨实施110个空间科学研究与应用项目，部分项目取得了阶段性应用成果。2022年底，中国空间站正式在轨建造完成，中国载人航天进入应用与发展阶段，空间实验和试验成为载人航天工程最重要的任务。

那么，太空实验室里究竟能做哪些科学探索？又跟我们有着怎样的关联呢？此刻，让我们共同关注。

2022年10月31日，海南文昌，梦天实验舱顺利发射升空。飞行8分钟后，梦天实验舱与运载火箭顺利分离，成功进入预定轨道。随后，梦天实验舱与天和核心舱完成对接，中国空间站由两舱变成三舱，形成了T字基本构型。至此，中国空间站在轨建造完成。这也标志着中国国家太空实验室正式建成。

与之前升空的问天实验舱不同，梦天实验舱没有睡眠区和卫生区，多出来的空间部署了更多的实验机柜，可以在轨开展多学科太空实验。

面对建成的国家太空实验室，很多人提出疑问：为什么要去遥远的太空做实验？在地球上做实验不行吗？

答案是显而易见的。太空中的很多环境优势，在地球上都无法模拟——

首先，跟地球上最大的不同是，太空实验室创造了长时间的微重力条件。在地球上，生活中处处可见重力带来的影响：烧水时，水会沸腾，气泡会上浮；水和油的混合物，静置时会分层；植物发芽时，会向上生长，向下扎根；人长时间站立时，血液会因为重力作用涌向腿部，腿脚会浮肿……可以说，地球上的一切生命，包括动物、植物和微生物的生存、繁衍和进化，都是适应重力的结果。

相比地球，空间站上的重力只有地球表面的千分之一到万分之一。这为研究微重力条件下的各种自然现象创造了优越的实验条件，让一些被重力掩盖的实验现象得以显现。

其中一个比较典型的例子就是燃烧。在太空中，火苗呈现球形，火势也不会像在地球那样快速蔓延。这是因为太空中火焰周围被加热的空气，不再因为密度的不同而产生对流。

除了能提供长时间、稳定的微重力和辐射环境，太空中弱磁场的特点也是地球上难以模拟的。

太空中磁场弱，成分复杂、能量高低不同的宇宙射线和高能粒子带来了强烈的太空辐射，会损害航天器和电子设备的寿命，甚至会影响到航天器的安全运行。

但从另一方面来看，这也成为开展空间物理研究、高能天文观测和粒子天体物理研究的必要条件——

来到空间站地面舱外，看见的是一个个强烈的太阳辐射带紫外线和数以千计的高能宇宙射线。真空中，由于太阳光照射和阴影遮挡，实验材料在高温和极低温的环境中快速冷热交替。氧气分子电离后产生的原子氧，对航天器的外层材料会产生显著侵蚀。

为了研究这些复合环境条件产生的综合效应，太空实验室配备了舱外暴露实验平台，配置了多个标准载荷接口或大型载荷的挂点，用于研究太空极端环境对材料、电子器件、生物体和组织器官的影响。

正是微重力、强辐射、剧烈温差变化等多种环境条件复合在一起，创造了地球实验室难以具备的实验条件。

“在这里我们可以开展流体物理、材料科学、燃烧科学等微重力物理科学的基础研究，同时还能探究在轨制造、新型能源推进等工程技术领域的前沿问题。”站在梦天实验舱的实验载荷区域，航天员桂海潮欣喜地说。

躬行践履始玉成，行而不辍终致远。选择在遥远的太空中建设实验室，是一件非做不可的事，这对人类摸索在太空环境下如何生存，以及向着更深更远的太空前进具有重要意义。

硕大的空间站里，一个个摆放整齐的高中等实验机柜，有条不紊地承载了一个个具体的太空核聚变实验高中生物项目。

别看这些实验柜看上去似乎一个样，但内部的科学实验系统差异很大。这些实验机柜身处微重力等特殊研究环境中，能够用于支持开展舱内的各项技术试验，针对制约我国航天长远发展的关键技术开展一系列研究，为未来我国航天技术发展和空间应用提供有力的技术支撑。

每个实验柜由多个大小不一的载荷单元组成，整体看上去，一个个载荷单元就仿佛一个个“太空抽屉”。每一个“太空抽屉”里，都承载着航天员的探索发现。

在中国空间站梦天实验舱的高温材料科学实验柜里，一个个细长的陶瓷管整齐地挂在里面。这些陶瓷管里，装的是不同材料做成的料棒。在太空，这些料棒会经历几十个小时甚至上百个小时的高温考验，锻炼成材。

“这些材料样品都是瞄准国家重大需求的。”空间站高温材料科学实验系统一名主任设计师介绍，这些实验样品在完成科学实验后，会随航天员回到地面。

此前返回地面的实验样品中，不少样品经过太空实验的制备后具备了优异的性能。硒化铟半导体材料，是第一批在空间站里接受过高温考验制备的材料。据悉，这种半导体材料可以任意弯曲折叠，表现出非常优异的柔性性能，适用于制作晶体管材料。

今天，许多电子设备向可折叠、便携带方向发展，柔性半导体材料不仅市场急需，也是未来科技发展重要的基础材料。可以预测，如果硒化铟半导体材料能够具备大量生产制备的条件，那么它将具有广阔的应用前景。

在太空实验室里的另外一个实验机柜里，其中一个“太空抽屉”同样带来了令人惊喜的成果——斯特林热电转换技术完成在轨验证。

斯特林热电转换试验装置是一种外燃式发电机。通过外部加热，机器内部的氦气便会吸热膨胀，并在冷端收缩，将温差变成自己动力的源泉。

现阶段，中国空间站主要使用太阳能电池发电。但随着航天器距离太阳越来越远，太阳能电池组的效率明显下降，甚至不起作用。未来，如果人类的脚步踏入更远的星际空间，太阳的光照将微乎其微，太阳能发电就指望不上。

此时，基于斯特林热电转换技术研制的斯特林电源系统作为一种高效能源技术，具有高效率、结构简单、质量轻、启动快等优点，或将在未来成为人类探测深空一项必不可少的技术。

像这样的实验柜，太空实验室内还有很多。

据悉，早在2022年4月，中国就宣布空间站向联合国会员国开放。消息一经发出，很多国家纷纷递交申请书，希望能在这些实验柜里获得“一席之地”。目前，来自瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的9个科学实验项目被确定入选中国空间站。

一个小小的“太空抽屉”里，装进了人们对大千世界的探索和追问。有人曾说，研究一个实验柜，复杂程度不亚于研究一颗卫星。

这一个个科学实验柜，相当于把实验室搬进太空，在方寸之地满足生命科学、材料科学、基础物理等学科领域数百项科学研究与应用项目的研究需求。

宇宙那么大，人类应该去看看。我们期待着，从中国国家太空实验室传来更多新发现、新成果。

（编辑：聊城站长网）

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