中國空間站的科學實驗與應用 探索微重力和輻射環境下的物質規律

2024-05-03 17:20:17

中國載人航天工程三十年成就展近日在國家博物館展出，向公眾展示了空間站組合體、天和核心艙等模型。去年年底中國空間站全面建成後，工程已轉入應用與發展階段。

作為中國航天史上規模最大、長期有人照料的空間實驗平臺，建成後的中國空間站成為國家太空實驗室，三艙部署的多個實驗櫃可在四大領域開展上千項科學實驗，惠及地球上普通人的生活。

為何建：長期穩定的微重力和輻射環境

為何要在距地球400公裡外的近地軌道建設國家太空實驗室？中國科學院空間應用工程與技術中心應用發展中心主任張偉表示，「和地球上普通的實驗室相比，國家太空實驗室的獨特優勢在於它能提供長時間、穩定的微重力和輻射環境，這有助於開展探索起源、揭示物質本質和運動規律的基礎性科學實驗，以及面向空間生命科學、材料科學等一系列實驗。」

「在地球上，生命體和物質受到重力的作用，某些本質規律會被掩蓋。空間站的重力只有地球表面的千分之一到萬分之一，在微重力條件下有希望發現被重力掩蓋的物質本質規律。」張偉說。

此外，由於大氣的吸收和幹擾，宇宙中的伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線和超長波等無法在地面有效觀測到，相關譜段的天文觀測需要發射探測器到太空中開展觀測。按計劃，未來中國還將發射巡天空間望遠鏡。這個口徑2米、視場比哈勃望遠鏡大350倍的太空飛行器將與中國空間站共軌飛行，有望促進中國光學天文的飛躍式發展。

從國家科學戰略發展的角度看，國家太空實驗室投入使用，有望讓中國空間科學和應用再上新臺階。

研究啥：四大領域開展上千項科學實驗

按照規劃，中國空間站三艙組合體在軌運行壽命不少於10年，並可通過維修維護延長使用壽命，為空間科學實驗提供長期穩定的實驗平臺。張偉指出，未來10年將是中國空間科學發展的重要機遇期，有望推動中國空間科學領域進入國際先進行列。

中國空間站部署了多個科學實驗櫃，其中問天實驗艙主要面向空間生命科學研究，夢天實驗艙則主要面向微重力科學研究。通俗地說，這些科學實驗櫃相當於把實驗室搬進太空，方寸之大卻可滿足多項科學研究與應用項目的研究需求，其複雜程度不亞於一顆衛星，裡面配置了不少先進的實驗「神器」，將在空間科學實驗中發揮「神力」。

張偉表示，國家太空實驗室未來可在四大領域展開上千項科學實驗，覆蓋學科領域廣，是支持多領域科學研究的獨一無二的綜合平臺，同時也是開展國際合作和科普教育的重要平臺。

中國空間站也受到國際科學界的廣泛關注，國外大批科學家表達了積極參與中國空間站研究的意願。目前，來自瑞士、波蘭、德國、義大利等17個國家的9個科學實驗項目被確定入選中國空間站。後續中國空間站還將支持開展載荷聯合研製、合作科學研究等更加廣泛、更加深入的國際合作，將大大加強中國空間科技領域的國際影響力。

在不久的將來，前往中國空間站執行任務的航天員乘組中還將出現載荷專家的身影，有望取得更多更好的科研成果。分析認為，屬於中國空間科學的春天已經到來。