作者:丁佳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/9/26 21:48:00
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天宫二号发射两周年:把实验室搬上天

从天宫二号上返回地面并开花的拟南芥。中科院供图

2016年9月15日,长征二号运载火箭搭载着天宫二号升上太空,国人振奋。

而对于盼了多年的科技工作者来说,天宫二号的意义可能更加重大。作为中国第一个真正意义上的空间实验室,天宫二号上搭载的三大领域、八大主题的十余项空间科学和应用任务,意味着许许多多的“第一次”。

如今,两年过去了,天宫二号上的这些科学实验开展的怎么样了,又取得了哪些成果呢?

“在深入研究国际空间科学和应用技术发展态势的基础上,空间应用系统充分利用天宫二号空间实验室平台支持能力和优势环境条件,安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员、天宫二号空间应用系统副总设计师吕从民说。

俗话说,人往高处走,水往低处流,可在太空中,水未必能往低处流。在此次天宫二号的液桥热毛细对流实验中,中科院力学研究所研究员康琦团队利用空间的微重力环境,在太空中“玩”起了水。

“太空特有的微重力环境为我们深入剖析热毛细对流的真实过程提供了绝佳条件。”康琦说。他们的团队利用3年时间,研制出一台抽屉大小的液桥热毛细对流实验箱,它能够在空间精准控制液桥的高度和注入液体的体积,也就是让液桥一会“高大上”,一会“土肥圆”。

籍此,科学家发现了很多新的科学现象,例如,“瘦”液桥的流体失稳强烈地依赖于升温速率,并会直接表现出不同的失稳形态;而“胖”液桥的流体失稳对升温速率的变化只有量的提前或滞后。

其实,康琦之所以能如此顺利地完成这个实验,还离不开一个“秘密武器”的助力,那就是中国首个基于虚拟现实技术建立的遥科学实验平台。

遥科学实验平台是目前国际上支持太空科学实验最有效的方式。它能够把远距离的空间实验与地面上的人连接在一个回路里,科学家可以一边观察实验现象,一边远程控制实验。2017年1月,团队还将天宫二号液桥实验过程进行了网络直播,大量的关注让科学家体验了一把当“网红”的感觉。

在高等植物培养实验中,科研人员首次开展了开展微重力环境下植物光周期调控机理的研究。中科院植物生理生态研究所研究员郑慧琼告诉《中国科学报》记者,在天上研究植物,除了科学意义外,还对未来的长期载人航天提供保障。

“在空间站这种密闭系统中,能量供给非常有限,如何最大限度的利用现有资源,我们就要把植物的调控过程给研究清楚。比如调控植物的开花,如果航天员要吃的是植物种子,就让它早点开花;如果要吃的是植物叶片,就让它晚点开花。”郑慧琼说。

此次高等植物培养实验首次证明,光周期对植物开花的诱导确实会受到微重力的影响。科研人员验证了利用植物光周期调控植物营养与生殖生长的设计思路,为有效利用空间资源进行最大化的植物生产提供了重要依据。

除了“吃”的,还有“用”的。在天宫二号飞行任务中,空间材料生长制备实验团队完成了半导体光电子材料、金属合金及亚稳材料、新型功能单晶、纳米及复合材料等12种样品的空间制备实验和后续科学研究,并成功实现了航天员在轨参与实验。

“虽然在这次天宫二的一次飞行任务中取得了一系列有价值的成果,但这些结果基本是定性的探索型实验。”中科院物理研究所研究员潘明祥坦言。

“未来,我们将从探索型为主的实验转向规律性研究的材料科学实验,希望会获取更多的原创性科学成果,贡献于世界。”他希望,这些实验也为中国高质量和尖端材料的制备,指导和设计开发特种材料提供科学与技术储备,帮助中国实现在外太空制造材料的能力。

 
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