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【人民日报】把实验室搬到太空
2015-07-24 | 【     】【打印】【关闭

  来源:《人民日报》2015年07月24日  第12版          记者:喻思娈

  记者23日从中国科学院获悉:我国科学卫星系列中唯一的返回式卫星——实践十号已完成有效载荷正样研制及环境试验,交付卫星总体,预计将于明年春季在酒泉卫星发射中心发射。

  利用微重力环境及复杂辐射环境,进行地面做不了的实验

  实践十号卫星工程项目首席科学家胡文瑞院士表示,宇宙空间是人类最好的实验室。发射科学实验卫星,不仅可以在轨开展一系列科学实验,同时利用空间实验样品返回的方式,研究在微重力环境及复杂辐射环境中的物质运动规律、生命活动规律,有助于在重大应用研究和基础研究方面取得突破性进展。

  地球上发生的许多物理现象,都有重力的原因,比如浮力就是由于有重力作用才产生。在微重力环境下,重力则悄然隐退,之前在地面上常被掩盖的作用因素就开始起作用。由此,微重力环境能观察到很多地球上不可能出现的独特现象。科学家们试图营造微重力环境开展研究,并开拓了空间材料科学、空间生物技术和空间生命科学等多个研究领域。

  在宇宙空间做实验,其微重力的环境可谓得天独厚。微重力通常被称为“失重”,这种受力环境中有效重力水平极低,仅为地球表面重力的百万分之一。在浩瀚的太空中,微重力环境是广泛存在的。在太阳系中,远离地球而不靠近其它星球的地方,重力通常很微弱。

  在空间飞行的卫星为何有微重力环境?胡文瑞说,这是因为空间飞行器发射到地球空间并绕地球作周期运动时,地球引力与空间飞行器运动时产生的离心力相平衡,来自地球的重力被抵消,从而在飞行器中造成了“微重力”环境。

  实践十号卫星是中科院澳门金莎先导专项中首批确定的5颗科学卫星之一。除实践十号卫星外,将于今明两年陆续发射的3颗卫星分别是:暗物质粒子探测卫星、量子科学实验卫星和硬X射线调制望远镜卫星。胡文瑞表示,发射实践十号卫星的目标是让其成为我国开展微重力科学和空间生命科学研究的高效、短期、综合空间实验平台。

  据介绍,实践十号卫星回收舱的设计在轨运行寿命为12天,12天后回收舱返回地球,而留轨舱将继续在轨工作3天,卫星设计寿命为15天。其间,将完成包含六大领域、19项科学实验任务,其中卫星留轨舱将进行8项流体物理试验,其他11项科学试验将在回收舱进行,是迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的卫星任务。

  从200多项申请中精选出19个实验,全新探索令人期待

  我国是继美国、俄罗斯之外第三个掌握返回式卫星技术的国家。胡文瑞表示,我国将充分发挥返回式卫星技术的优势,在轨开展流体物理、燃烧科学、材料科学等一系列科学实验。

  据介绍,实践十号预计搭载完成的19个科学实验任务是从200多项申请中精选而出,都是全新探索,每一项都有很强的科学研究价值。

  以“微重力下煤燃烧及其污染物生成特性研究”为例,煤炭在我国能源消费中占很高的比例,带来较大的污染。而在微重力环境下,观察煤炭燃烧和污染物生成的基本规律,有望获得一些地面无法得到的基础数据,发展更完善的煤燃烧理论和模型,帮助人类更好地利用煤炭资源。

  实践十号卫星科学应用系统总设计师康琦说,研究人员准备选择2至3种我国典型煤种,观察不同浓度煤粉以及单个球形煤颗粒在微重力环境下的燃烧全过程,记录在2至3种实验环境温度和气体组分情况下的单颗球形煤粒火焰形状、颗粒表面变化、挥发和释放现象及其变化规律等。

  又如,晶体生长和材料制备在现代通信产业中有很重要的地位,而在微重力环境下开展晶体生长研究,可排除浮力对流和重力沉淀效应的干扰。康琦表示,科研人员也将研究微重力环境下晶体生长和凝固过程,从而理解材料从熔体中形成的界面动力学,为改善地面晶体生长工艺奠定基础。通过微重力环境抑制溶质对流,获得地面重力场中难以生长的高质量材料。

  宇宙空间特有的环境也为现代生物技术发展提供了新的探索方向。实践十号卫星科学应用系统主任设计师赵勇表示,科研人员也将在实践十号上进行包括“空间辐射对基因组的作用和遗传效应研究”“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究”等3个领域的9个空间实验项目,有望在生命科学领域取得新发现。

实践十号科学卫星在总装测试中。

资料图片

  

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