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國家太空實驗室將肩負哪些科學使命,？｜新京報專欄

2022-06-04 21:01:03 來源：新京報 A+A-

▲陳冬（中）、劉洋（右）,、蔡旭哲3名航天員將執(zhí)行神舟十四號載人飛行任務,，由陳冬擔任指令長。圖/新華社

據(jù)報道,，6月4日舉行的神舟十四號載人飛行任務新聞發(fā)布會介紹,，將瞄準北京時間6月5日10時44分，發(fā)射神舟十四號載人飛船,。而在神舟十四號飛行任務期間,，將全面完成以天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙為基本構型的天宮空間站建造,，建成國家太空實驗室,。

據(jù)了解，2022年底,，我國將完成空間站的建造并投入運行,。屆時，國內(nèi)外科學家將利用空間站搭載的多套實驗設備和測量裝置,，在微重力,、強輻射等太空環(huán)境條件下，開展科學實驗,，驗證他們的奇思妙想,，國家太空實驗室由此啟航。

即將建成的中國空間站包括天和核心艙,、問天實驗艙和夢天實驗艙三個主要部分,。這三個艙段均配備了多套科學實驗柜，組成了太空實驗室的不同單元,，用于開展航天醫(yī)學,、空間生命科學與生物技術、微重力流體物理與燃燒科學,、空間材料科學,、微重力基礎物理、航天新技術等科學實驗,。

其中,，核心艙是航天員生活和工作的主要場所，主要用于統(tǒng)一控制和管理空間站的各個組成部分,，也可以開展少量科學研究,。將于今年發(fā)射的兩個實驗艙，是未來國家太空實驗室的主體,。那么,，即將建成的國家太空實驗室，具備哪些獨特的實驗條件,，又有哪些科學實驗要在太空中開展呢,？

探索微重力影響，為飛向更遙遠的深空做準備

跟地球上普通實驗室最大的不同就是,，太空實驗室創(chuàng)造了長時間的微重力條件,。

我們生活在地球表面，地球上的萬事萬物無不受到重力的影響,。而重力對氣體和液體等流體的形態(tài)和物理化學性質(zhì)產(chǎn)生的影響十分顯著,。燒水時，水會沸騰,，氣泡會上?。凰陀偷幕旌衔?，在靜置時會發(fā)生分層,，這些都是重力影響的結果。

這種重力效應,，既能影響混凝土的凝固過程,，改變建筑物的受力狀況，也會影響藥物的提純,、新材料的研制和高純度疫苗的生產(chǎn),。

甚至可以說，地球上的一切生命,，包括動物,、植物和微生物的生存、繁衍和進化,，一直是適應重力的結果,，也同樣對人類的生存、進化和健康,，有著重要影響,。比如,，植物發(fā)芽時，會向上生長,，向下扎根,，而人在長時間站立時，血液會因為重力作用涌向腿部,，腿腳便會浮腫,。

空間站上的重力則只有地球表面的千分之一到萬分之一。這為研究微重力條件下的各種自然現(xiàn)象,，創(chuàng)造了優(yōu)越的實驗條件,，讓一些被重力掩蓋的實驗現(xiàn)象開始顯現(xiàn)。

其中一個比較典型的例子就是燃燒,。在太空中,，火苗呈現(xiàn)球形，火勢也不會像地球上那樣快速蔓延,，顯著不同于地球上看到的樣子,。這是因為火焰周圍被加熱的空氣，不再因為密度的不同而產(chǎn)生對流,。

與此同時,，微重力環(huán)境還會影響一些基礎物理的實驗條件，讓科學家在更高的精度上開展實驗,，驗證引力波,、光速、時間等基礎理論,。

太空中的微重力環(huán)境,，對生物體及其各個組成部分的影響也十分顯著。我們只要搞清楚這種影響,，就能探索一些疾病的機理,，就能為人類適應太空環(huán)境、飛向更遙遠的深空做好準備,。

國家太空實驗室將肩負哪些科學使命,？｜新京報專欄

▲神舟十四號載人飛行任務航天員與記者見面。圖/新華社

國家太空實驗室,，是我國空間科研的歷史機遇

微重力之外,，相對于強大的地球磁場，太空還具有弱磁場特點,。由此產(chǎn)生的強烈太空輻射,，對航天器、航天員和電子設備帶來了危害,，甚至會影響到航天器的運行安全,。

但這些成分復雜,、能量高低不同的宇宙射線和高能粒子，卻是地面難以模擬的,。這有利于研究太空輻射對生物的影響,，也是開展空間物理研究、高能天文觀測和粒子天體物理研究的必要條件,。

空間站的艙外，是強烈的太陽紫外輻射和高能宇宙射線,。真空中,，由于太陽光照射和陰影遮擋，使實驗材料在高溫和極低溫的環(huán)境中快速冷熱交替,。氧氣分子電離后產(chǎn)生的原子氧,，對航天器的外層材料會產(chǎn)生顯著侵蝕。

為了研究這些復合環(huán)境條件產(chǎn)生的綜合效應,，太空實驗室配備了艙外暴露實驗平臺,，配置了多個標準載荷接口或大型載荷的掛點，以研究太空極端環(huán)境對材料,、電子器件,、生物體和組織器官的影響。

正是這種高真空,、微重力,、強輻射、劇烈溫差變化等多種環(huán)境條件復合在一起,，創(chuàng)造了地面實驗室難以具備的獨特實驗條件,。

目前，中國空間站的研究環(huán)境,、應用資源,，鼓勵研究的主要方向，可以提供的信息支持和有效載荷的上下行支持等基本條件,，均已向科學界公開發(fā)布,。未來，中國空間站將持續(xù)在軌運營10年以上,，國家太空實驗室也將在這10年時間里,，為我國開展多學科、系列化和長期的空間科學實驗,，提供重要的歷史機遇,。

值得一提的是，空間站運行的軌道遠離地球大氣層,，處于電離層中的F2層,，也是進行天文觀測理想場所,。我國計劃于2024年發(fā)射的巡天光學艙，將與空間站伴飛,，成為觀測宇宙的利器,。

此外，中國空間站還面向青少年征集了多輪科學實驗方案,，以激發(fā)孩子們對科學的興趣,，讓他們的創(chuàng)意在太空中開花結果。這無疑也是未來建成國家太空實驗室的意義之一,。

撰稿/長橋

校對/盧茜