天宮二號將開展十余項空間科學與應用項目,是載人航天歷次任務中應用項目最多的一次,。這些項目看似高冷,,但每項都可能給人們未來的生活帶來巨大影響。
“太空計時”:空間冷原子鐘
3000萬年誤差1秒 提高計量精度
由于高精度空間原子鐘在計量學,、授時,、全球導航定位系統(tǒng)、基礎物理等方面都有非常重大的科學研究和工程應用價值,。這次,,中科院上海光機所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空,是國際上首臺在軌運行并開展科學實驗的“空間冷原子鐘”,,同時也是目前在空間運行的最高精度的原子鐘,。
“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術和空間微重力環(huán)境結合,有望實現(xiàn)10的負16次方秒量級的超高精度(約3000萬年誤差1秒),,將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數(shù)量級,。
“太空通信”:量子密鑰分配
為通信網(wǎng)絡安全保駕護航
隨著互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及,各種隱私信息越來越多地暴露在互聯(lián)網(wǎng)上,。今天保護互聯(lián)網(wǎng)信息安全的加密方式稱為“公開密鑰”密碼體系,,其原理是通過加密算法,,生成網(wǎng)絡上傳播的公開密鑰,,以及留在計算機內部的私人密鑰,兩個密鑰須配合使用才能實現(xiàn)完整的加密和解密過程,。目前,,互聯(lián)網(wǎng)使用的加密標準是20世紀70年代誕生的RSA算法。
就在上個月,,我國成功發(fā)射世界上首顆量子通信衛(wèi)星,,這是通信安全的重要里程碑。而這次,,天宮二號攜帶的“量子密鑰分配試驗空間終端”,,目標是為實現(xiàn)世界上首個基于載人航天空間平臺的空-地量子密鑰分配演示實驗。為載人航天的空地間量子保密通信,,以及未來的實用化天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡建設打下基礎,。
“太空看海”:三維成像微波高度計
更準確了解海洋環(huán)境安全性
天宮二號三維成像微波高度計是國際上第一次實現(xiàn)寬刈幅海面高度測量并能進行三維成像的微波高度計,。它采用小角度,、高精度干涉測量技術,能精確獲得海面的干涉條紋信息,,進而獲得三維海面形態(tài),,再經(jīng)過復雜的定標最終獲得寬刈幅范圍內的海平面高度測量。
為啥要用微波高度計測海?因為海洋災害的發(fā)生,,往往伴隨著海洋環(huán)境的異常變化,,例如局部海洋區(qū)域的海面高度和海面溫度的異常升高。而海面高度的異常升高,,例如“厄爾尼諾現(xiàn)象”,,幅度僅為分米級,只有微波高度計能夠敏銳地捕捉到這種細微的變化,。
微波高度計項目的實施可為研究全球的海洋動力環(huán)境(包括海平面高度,、海面風浪和洋流)提供直接的科學觀測數(shù)據(jù),同時為全球能量交換,、氣候變化的研究提供科學依據(jù),。
“太空種菜”:高等植物培養(yǎng)箱等
研究為人類太空生活生產(chǎn)食物
隨著人類空間活動的深入開展,人類需要飛出地球,,在地外空間長期生活和工作,。
天宮二號實驗室將開展兩種代表性的植物——擬南芥和水稻的培養(yǎng)實驗,著重探索在太空環(huán)境中如何控制植物開花結種的技術與方法,,為建立保障人類長期空間生存所必需的生命生態(tài)支持系統(tǒng)奠定基礎,。
中國科學院上海技術物理研究所提供的高等植物培養(yǎng)箱具備在軌培養(yǎng)單元和樣品返回單元,能夠為植物生長提供必需的水分供給以及光照,、溫度控制,,具備實時可見光圖像和熒光圖像獲取功能,構成了現(xiàn)代的迷你太空溫室,,為研究植物在太空的生長發(fā)育提供支持,。
“太空觀天”:“天極”望遠鏡
可更深入研究恒星演化、黑洞形成
“天極”望遠鏡是搭載在“天宮二號”空間實驗室上的伽瑪射線偏振探測儀,,是中歐國際合作項目,。
“天極”望遠鏡主要探測研究宇宙中突然發(fā)生的伽瑪射線暴現(xiàn)象,并在國際上首次對伽瑪暴的偏振性質實現(xiàn)高精度,、系統(tǒng)性地測量,,深入研究恒星演化、黑洞形成以及伽瑪暴爆發(fā)的物理機制,,為更好地理解極端天體物理環(huán)境下產(chǎn)生的這種宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象做出重要貢獻,。人們估計,兩顆致密星(比如黑洞,、中子星)碰撞合并的過程不僅能產(chǎn)生引力波暴,,也很可能產(chǎn)生伽瑪暴。如果將伽瑪暴比作宇宙中的閃電,,引力波暴就是宇宙中的雷鳴,。
未來幾年,,“天極”將監(jiān)測搜索引力波暴對應的伽瑪暴,。如果幸運地探測到與引力波事件關聯(lián)的伽瑪暴,,無疑將有助于揭開這宇宙中最劇烈的“閃電”與“雷鳴”的起源之謎。 華商報記者 馬虎振 整理
航天渦輪泵技術 讓消防車噴水高達400米
天宮二號發(fā)射時長征2F火箭強大的推力令人印象深刻,。那么,,火箭發(fā)動機渦輪泵技術轉化為民用又能做些什么呢?
解決摩天大樓消防難題
據(jù)航天六院工作人員介紹,,渦輪泵技術已經(jīng)被使用在各種高端消防設備上,。隨著城市化進程的推進,數(shù)十層甚至上百層的摩天大樓不斷出現(xiàn),,給傳統(tǒng)消防帶來挑戰(zhàn),。以往的消防泵受功率制約,消防水最高只能打到100-130米,。航天渦輪泵技術應用在消防泵上后,,消防車的噴水高度倍增,可達300-400米,,有效解決了摩天大樓的消防問題,。
目前,依據(jù)渦輪泵技術研發(fā)出的各種產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于相關領域,,長輸管線高效輸油泵也采用了火箭渦輪泵技術,。
“航天貨郎”自動售藥機便民利民
不久前,西安友誼路,、大慶路,、棗園等地街頭出現(xiàn)的一款叫做“航天貨郎”的自動售藥機,引起了市民極大興趣,。
原來,,這是航天六院科研人員利用智能自助售藥終端設備,應用移動互聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng)的新興技術,,結合航天遠程通信技術,實現(xiàn)線上與線下遠程監(jiān)管,,信息傳遞及運營管理,,打造的居民家門口的“24小時便利藥箱”。
只需觸屏操作選中你想買的藥,,通過大屏幕顯示的藥品功效及使用說明參考購買,。同時還支持銀聯(lián)、支付寶,、微信,、翼支付等多種購買方式,。還可通過二代身份證識別,實現(xiàn)免費實名藥品及計生藥具的發(fā)放,。解決了居民半夜急用藥品,,藥店卻關門停業(yè)的“燃眉之急”。
此外,,航天六院還利用發(fā)動機光機電一體化技術,,結合大型裝備制造的優(yōu)勢,打造了一系列馳名中外的印刷包裝設備,,其中的壁紙生產(chǎn)設備包攬了國內超過90%的市場份額,。裝修建材市場里壁紙品牌不計其數(shù),但如果追溯到生產(chǎn)廠家,,基本上都是航天制造,。 華商報記者 馬虎振