太空养蚕小CASE “天宫”实验个个“高大上”

贺迎春

2016年11月18日10:06  来源:人民网-科技频道
 

日前,航天员景海鹏在“天宫二号”指尖“遛蚕”的视频令网友大呼过瘾。其实,“太空养蚕”只是此次航天员在天宫二号众多科学实验中的一个。借助太空特殊的环境,利用空间飞行器的特殊平台,开展许多地面上无法实现的科学实验和研究活动,这是人类探索太空、建立空间站等航天平台的终极目标之一。下面,就让我们来看看天宫一号、天宫二号都进行了哪些“高大上”的太空实验或试验。

天宫一号:开展多方面科学实验 实现太空授课

天宫一号2011年9月29日在酒泉发射升空;2013年9月,圆满完成了其历史使命,转入拓展任务飞行阶段;预计2017年下半年将陨落。在轨运行其间,天宫一号开展了地球环境监测、空间环境探测、空间材料科学实验等三方面的科学实验,并获得大量珍贵实验数据。

利用高光谱成像仪进行地球环境监测

利用中国自主研制的高光谱成像仪进行地球环境监测,获取不同区域的高光谱的遥感数据;利用高光谱成像仪,广泛深入地研究或者开展资源勘察、地质调查、水文生态的监测、环境污染的监测,以及土地环化评估等方面的工作。

开展复合胶体晶体生长实验

瞄准当前国际上凝聚态物理和应用研究的特点,利用空间的微重力环境,研究三种不同的风沙体系、带电胶体晶体,随着电场温度变化的线变过程的规律,实验为拓展有胶体、晶体制备光子晶体,促进光子器件的发展,积累理论知识和奠定技术基础。

监测空间环境 保障航天器安全

利用带电离子探测器、轨道大气环境探测器、电离层扰动探测器,获取高能质子、高能电子、大气密度、大气成份、电离层扰动等探测数据,监测轨道的空间环境状况,保障载人航天器的安全。

“太空授课”

2013年6月,天宫一号迎来了搭乘神舟十号来访的第二批太空贵客。航天员实施了“太空授课”、“在轨更换地板”、“中短期航天员驻留”、“舱内无线通信”等一批思路新、实用性强、技术水平高、社会效益好的在轨实验项目,标志着天宫一号作为交会对接目标飞行器向空间多用途载人航天实验平台的转变。

神舟十号航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验,为全国青少年进行太空授课,这次太空授课活动安排四个实验项目,分别为:太空质量测量、单摆运动、陀螺运动、制作水膜与水球,展示失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象。

拓展飞行阶段深挖飞行潜力

同年9月,天宫一号转入拓展任务飞行阶段。在拓展飞行的阶段,开展了太阳电池翼发电能力测试、备份姿态测量和控制模式切换、4b发动机变轨等一系列拉偏及备份飞行模式试验,深度发掘了天宫一号的飞行潜力,为开展太空环境探测及对地观测创造更加良好的条件。

利用失重开展心血管调节等多项航天医学实验

航天员还在天宫一号完成了多项航天医学实验任务,其中包括利用失重装置开展心血管的调节和高级脑功能实验,失重条件下细胞学的研究实验,以及噪声测量、气体质量采样等相关实验。

此外,天宫一号还通过开展平台冗余设计和设计潜力验证试验、载荷相关功能验证和新模式探索试验,以及测控相关试验,为空间站设计研制和长期可靠运行积累了宝贵的数据和经验。

天宫二号:航天史上“最忙碌”的空间实验室

和天宫一号相比,今年9月15日才发射的天宫二号空间实验室可就忙碌得多了。天宫二号搭载了太空冷原子钟等14项应用载荷,以及失重心血管研究等航天医学实验设备,配备在轨维修技术验证装置、机械臂操作终端在轨维修试验设备,并进行了香港中学生太空科技设计大赛的3个获奖实验项目。为未来我国在载人空间站上开展大规模、长期有人照料的空间应用积累技术和经验。

太空上种庄稼

“天宫二号”上,航天员将参与高等植物的样品回收,将在太空主要种植水稻、拟南芥等植物,以检测空间微重力对生命活动的影响,为以植物为基础的空间生命生态保障系统奠定技术基础,以达到将来在空间站设立种植基地的远期目标。

空间冷原子钟实验

“空间冷原子钟”有望实现3千万年误差一秒的超高精度。这将对卫星定位导航、引力波探测等空间科学研究产生重大影响。“天宫二号”上搭载了全球第一台空间冷原子钟,利用空间特殊环境,“天宫二号”将航天器自主守时精度提高两个数量级,为空间科学和技术、深空探测、广义相对论验证、基本物理常数测量、导航系统等方面获得超高精度时频基准奠定基础。

量子密钥分配实验

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。使用量子通信方式,可以确保通信中身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可以从根本上解决信息安全问题。量子密钥分配是量子通信的核心环节。“天宫二号”上的量子密钥分配实验将诞生不会被拦截、被破译、被复制的密信,验证量子密钥传输,并为实现高速天地通信奠定基础。

伴随卫星近距离跟随

“天宫二号”携带小卫星,并将在空间中验证小卫星在轨释放、驻留伴随飞行等技术。伴随卫星作为空间实验室的一部分,释放后对“天宫二号”近距离实时跟随,并可对“天宫二号”进行近距离拍摄。

多角度宽波段成像仪探测卷云等环境因素

多角度宽波段成像仪可获取广域覆盖的海洋、大气、陆地等图谱合一宽光谱景象,探测卷云、气溶胶、云顶高度等环境因素。将服务于地球环境监测、农业、林业、地质、灾害等领域。

伽玛暴偏振探测仪进行偏振测量

由中欧合作联合研制,采用康普顿散射效应测量伽玛暴偏振度,探测效率比国际上同类仪器高几十倍。在“天宫二号”控件实验中,开展在轨观测天体伽玛暴爆发、瞬变现象并进行偏振测量,在伽玛暴本质、宇宙结构、起源和演化等天体物理研究领域预期可获得具有重大科学影响的新发现。

多波段紫外临边成像光谱仪

通过紫外光谱探测,获取全球整层大气密度、臭氧分布和气溶胶等微量成分的垂直结构及三维分布,观测数据将用于大气层相互作用、太阳活动与地球天气气候关系的研究,还将应用于大气臭氧、气溶胶等大气遥感。

三维成像微波高度计

国际首台三维宽刈幅成像高度计。应用于全球气候与环境变化监测、海洋动力学环境研究、热点海域环境信息获取以及海洋环境预报等。

综合精密定轨

综合精密定轨系统将提供高精度的航天器轨道状态与时间信息,定轨精度有望达到厘米级。这些信息可服务于“天宫二号”上多项空间科学与技术试验,特别是三维成像微波高度计。

综合材料实验

空间微重力条件下,与重力相关的对流、沉降等效应明显减弱,适合研究与此相关的材料形成和加工过程。“天宫二号”上将研究半导体光电子和功能晶体、金属合金及亚稳材料、纳米及复合材料的形成机理,在空间和地面改进材料质量,获得高性能材料的加工和合成技术。

液桥热毛细对流实验

“天宫二号”上将开展大普朗特数液桥毛细对流稳定性相关问题的研究,发现和认识在空间微重力环境下热毛细对流的失稳机理问题,拓展流体力学的应用领域。

空间环境探测

“天宫二号”上搭载的带电粒子辐射探测器和轨道大气环境探测器可获取舱外各个方向粒子的强度和能谱,检测轨道大气密度、成分及其时空分布变化,并具备监测原子氧和其他空间环境污染效应的多项功能。

香港中学生设计的三项实验

安排开展香港中学生开展的太空科技设计大赛三项获奖作品在太空开展试验,这三项试验分别是太空养蚕、双摆实验和水膜反应,由航天员在轨道完成,并拍摄下整个试验过程传回地面。

在这三项试验中,正在太空遨游的天宫二号上,搭载的6只“秋丰白玉”蚕宝宝备受关注。近日,6只蚕宝宝中有5只已在太空吐丝结茧,完成了一个重要的实验目的。待飞船返回地球后,科研团队将观察这些“太空蚕”吐丝的行为是否有变化,研究这些变化能否改进家蚕养殖技术。

(综合人民日报、新华社新媒体专线、法制晚报等媒体报道) 

(责编:孙竞、熊旭)

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