日前,航天員景海鵬在“天宮二號(hào)”指尖“遛蠶”的視頻令網(wǎng)友大呼過(guò)癮。其實(shí),“太空養(yǎng)蠶”只是此次航天員在天宮二號(hào)眾多科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)。借助太空特殊的環(huán)境,利用空間飛行器的特殊平臺(tái),開(kāi)展許多地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究活動(dòng),這是人類探索太空、建立空間站等航天平臺(tái)的終極目標(biāo)之一。下面,就讓我們來(lái)看看天宮一號(hào)、天宮二號(hào)都進(jìn)行了哪些“高大上”的太空實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)。

天宮一號(hào):開(kāi)展多方面科學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)現(xiàn)太空授課

天宮一號(hào)2011年9月29日在酒泉發(fā)射升空;2013年9月,圓滿完成了其歷史使命,轉(zhuǎn)入拓展任務(wù)飛行階段;預(yù)計(jì)2017年下半年將隕落。在軌運(yùn)行其間,天宮一號(hào)開(kāi)展了地球環(huán)境監(jiān)測(cè)、空間環(huán)境探測(cè)、空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)等三方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn),并獲得大量珍貴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

利用高光譜成像儀進(jìn)行地球環(huán)境監(jiān)測(cè)

利用中國(guó)自主研制的高光譜成像儀進(jìn)行地球環(huán)境監(jiān)測(cè),獲取不同區(qū)域的高光譜的遙感數(shù)據(jù);利用高光譜成像儀,廣泛深入地研究或者開(kāi)展資源勘察、地質(zhì)調(diào)查、水文生態(tài)的監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染的監(jiān)測(cè),以及土地環(huán)化評(píng)估等方面的工作。

開(kāi)展復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

瞄準(zhǔn)當(dāng)前國(guó)際上凝聚態(tài)物理和應(yīng)用研究的特點(diǎn),利用空間的微重力環(huán)境,研究三種不同的風(fēng)沙體系、帶電膠體晶體,隨著電場(chǎng)溫度變化的線變過(guò)程的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)為拓展有膠體、晶體制備光子晶體,促進(jìn)光子器件的發(fā)展,積累理論知識(shí)和奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

監(jiān)測(cè)空間環(huán)境 保障航天器安全

利用帶電離子探測(cè)器、軌道大氣環(huán)境探測(cè)器、電離層擾動(dòng)探測(cè)器,獲取高能質(zhì)子、高能電子、大氣密度、大氣成份、電離層擾動(dòng)等探測(cè)數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)軌道的空間環(huán)境狀況,保障載人航天器的安全。

“太空授課”

2013年6月,天宮一號(hào)迎來(lái)了搭乘神舟十號(hào)來(lái)訪的第二批太空貴客。航天員實(shí)施了“太空授課”、“在軌更換地板”、“中短期航天員駐留”、“艙內(nèi)無(wú)線通信”等一批思路新、實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)水平高、社會(huì)效益好的在軌實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,標(biāo)志著天宮一號(hào)作為交會(huì)對(duì)接目標(biāo)飛行器向空間多用途載人航天實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)變。

神舟十號(hào)航天員王亞平在天宮一號(hào)開(kāi)展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn),為全國(guó)青少年進(jìn)行太空授課,這次太空授課活動(dòng)安排四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,分別為:太空質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、制作水膜與水球,展示失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象。

拓展飛行階段深挖飛行潛力

同年9月,天宮一號(hào)轉(zhuǎn)入拓展任務(wù)飛行階段。在拓展飛行的階段,開(kāi)展了太陽(yáng)電池翼發(fā)電能力測(cè)試、備份姿態(tài)測(cè)量和控制模式切換、4b發(fā)動(dòng)機(jī)變軌等一系列拉偏及備份飛行模式試驗(yàn),深度發(fā)掘了天宮一號(hào)的飛行潛力,為開(kāi)展太空環(huán)境探測(cè)及對(duì)地觀測(cè)創(chuàng)造更加良好的條件。

利用失重開(kāi)展心血管調(diào)節(jié)等多項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)

航天員還在天宮一號(hào)完成了多項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù),其中包括利用失重裝置開(kāi)展心血管的調(diào)節(jié)和高級(jí)腦功能實(shí)驗(yàn),失重條件下細(xì)胞學(xué)的研究實(shí)驗(yàn),以及噪聲測(cè)量、氣體質(zhì)量采樣等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

此外,天宮一號(hào)還通過(guò)開(kāi)展平臺(tái)冗余設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)潛力驗(yàn)證試驗(yàn)、載荷相關(guān)功能驗(yàn)證和新模式探索試驗(yàn),以及測(cè)控相關(guān)試驗(yàn),為空間站設(shè)計(jì)研制和長(zhǎng)期可靠運(yùn)行積累了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

天宮二號(hào):航天史上“最忙碌”的空間實(shí)驗(yàn)室

和天宮一號(hào)相比,今年9月15日才發(fā)射的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室可就忙碌得多了。天宮二號(hào)搭載了太空冷原子鐘等14項(xiàng)應(yīng)用載荷,以及失重心血管研究等航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,配備在軌維修技術(shù)驗(yàn)證裝置、機(jī)械臂操作終端在軌維修試驗(yàn)設(shè)備,并進(jìn)行了香港中學(xué)生太空科技設(shè)計(jì)大賽的3個(gè)獲獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為未來(lái)我國(guó)在載人空間站上開(kāi)展大規(guī)模、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

太空上種莊稼

“天宮二號(hào)”上,航天員將參與高等植物的樣品回收,將在太空主要種植水稻、擬南芥等植物,以檢測(cè)空間微重力對(duì)生命活動(dòng)的影響,為以植物為基礎(chǔ)的空間生命生態(tài)保障系統(tǒng)奠定技術(shù)基礎(chǔ),以達(dá)到將來(lái)在空間站設(shè)立種植基地的遠(yuǎn)期目標(biāo)。

空間冷原子鐘實(shí)驗(yàn)

“空間冷原子鐘”有望實(shí)現(xiàn)3千萬(wàn)年誤差一秒的超高精度。這將對(duì)衛(wèi)星定位導(dǎo)航、引力波探測(cè)等空間科學(xué)研究產(chǎn)生重大影響。“天宮二號(hào)”上搭載了全球第一臺(tái)空間冷原子鐘,利用空間特殊環(huán)境,“天宮二號(hào)”將航天器自主守時(shí)精度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí),為空間科學(xué)和技術(shù)、深空探測(cè)、廣義相對(duì)論驗(yàn)證、基本物理常數(shù)測(cè)量、導(dǎo)航系統(tǒng)等方面獲得超高精度時(shí)頻基準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。

量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)

量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式。使用量子通信方式,可以確保通信中身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無(wú)條件安全,可以從根本上解決信息安全問(wèn)題。量子密鑰分配是量子通信的核心環(huán)節(jié)?！疤鞂m二號(hào)”上的量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)將誕生不會(huì)被攔截、被破譯、被復(fù)制的密信,驗(yàn)證量子密鑰傳輸,并為實(shí)現(xiàn)高速天地通信奠定基礎(chǔ)。

伴隨衛(wèi)星近距離跟隨

“天宮二號(hào)”攜帶小衛(wèi)星,并將在空間中驗(yàn)證小衛(wèi)星在軌釋放、駐留伴隨飛行等技術(shù)。伴隨衛(wèi)星作為空間實(shí)驗(yàn)室的一部分,釋放后對(duì)“天宮二號(hào)”近距離實(shí)時(shí)跟隨,并可對(duì)“天宮二號(hào)”進(jìn)行近距離拍攝。

多角度寬波段成像儀探測(cè)卷云等環(huán)境因素

多角度寬波段成像儀可獲取廣域覆蓋的海洋、大氣、陸地等圖譜合一寬光譜景象,探測(cè)卷云、氣溶膠、云頂高度等環(huán)境因素。將服務(wù)于地球環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、災(zāi)害等領(lǐng)域。

伽瑪暴偏振探測(cè)儀進(jìn)行偏振測(cè)量

由中歐合作聯(lián)合研制,采用康普頓散射效應(yīng)測(cè)量伽瑪暴偏振度,探測(cè)效率比國(guó)際上同類儀器高幾十倍。在“天宮二號(hào)”控件實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)展在軌觀測(cè)天體伽瑪暴爆發(fā)、瞬變現(xiàn)象并進(jìn)行偏振測(cè)量,在伽瑪暴本質(zhì)、宇宙結(jié)構(gòu)、起源和演化等天體物理研究領(lǐng)域預(yù)期可獲得具有重大科學(xué)影響的新發(fā)現(xiàn)。

多波段紫外臨邊成像光譜儀

通過(guò)紫外光譜探測(cè),獲取全球整層大氣密度、臭氧分布和氣溶膠等微量成分的垂直結(jié)構(gòu)及三維分布,觀測(cè)數(shù)據(jù)將用于大氣層相互作用、太陽(yáng)活動(dòng)與地球天氣氣候關(guān)系的研究,還將應(yīng)用于大氣臭氧、氣溶膠等大氣遙感。

三維成像微波高度計(jì)

國(guó)際首臺(tái)三維寬刈幅成像高度計(jì)。應(yīng)用于全球氣候與環(huán)境變化監(jiān)測(cè)、海洋動(dòng)力學(xué)環(huán)境研究、熱點(diǎn)海域環(huán)境信息獲取以及海洋環(huán)境預(yù)報(bào)等。

綜合精密定軌

綜合精密定軌系統(tǒng)將提供高精度的航天器軌道狀態(tài)與時(shí)間信息,定軌精度有望達(dá)到厘米級(jí)。這些信息可服務(wù)于“天宮二號(hào)”上多項(xiàng)空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn),特別是三維成像微波高度計(jì)。

綜合材料實(shí)驗(yàn)

空間微重力條件下,與重力相關(guān)的對(duì)流、沉降等效應(yīng)明顯減弱,適合研究與此相關(guān)的材料形成和加工過(guò)程?！疤鞂m二號(hào)”上將研究半導(dǎo)體光電子和功能晶體、金屬合金及亞穩(wěn)材料、納米及復(fù)合材料的形成機(jī)理,在空間和地面改進(jìn)材料質(zhì)量,獲得高性能材料的加工和合成技術(shù)。

液橋熱毛細(xì)對(duì)流實(shí)驗(yàn)

“天宮二號(hào)”上將開(kāi)展大普朗特?cái)?shù)液橋毛細(xì)對(duì)流穩(wěn)定性相關(guān)問(wèn)題的研究,發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)在空間微重力環(huán)境下熱毛細(xì)對(duì)流的失穩(wěn)機(jī)理問(wèn)題,拓展流體力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。

空間環(huán)境探測(cè)

“天宮二號(hào)”上搭載的帶電粒子輻射探測(cè)器和軌道大氣環(huán)境探測(cè)器可獲取艙外各個(gè)方向粒子的強(qiáng)度和能譜,檢測(cè)軌道大氣密度、成分及其時(shí)空分布變化,并具備監(jiān)測(cè)原子氧和其他空間環(huán)境污染效應(yīng)的多項(xiàng)功能。

香港中學(xué)生設(shè)計(jì)的三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)

安排開(kāi)展香港中學(xué)生開(kāi)展的太空科技設(shè)計(jì)大賽三項(xiàng)獲獎(jiǎng)作品在太空開(kāi)展試驗(yàn),這三項(xiàng)試驗(yàn)分別是太空養(yǎng)蠶、雙擺實(shí)驗(yàn)和水膜反應(yīng),由航天員在軌道完成,并拍攝下整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程傳回地面。

在這三項(xiàng)試驗(yàn)中,正在太空遨游的天宮二號(hào)上,搭載的6只“秋豐白玉”蠶寶寶備受關(guān)注。近日,6只蠶寶寶中有5只已在太空吐絲結(jié)繭,完成了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹４w船返回地球后,科研團(tuán)隊(duì)將觀察這些“太空蠶”吐絲的行為是否有變化,研究這些變化能否改進(jìn)家蠶養(yǎng)殖技術(shù)。

(綜合人民日?qǐng)?bào)、新華社新媒體專線、法制晚報(bào)等媒體報(bào)道)