作者:季雅宁 张士英 来源:光明日报微信公号 发布时间:2023/4/13 17:46:23
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探访模拟太空的“地面空间站”

 

造型新奇的设备、炫酷的“刷眼”识别……近日,记者来到哈尔滨工业大学空间环境地面模拟装置(国家重大科技基础设施)建设园区。在约50个足球场大小的园区内,外表看似普通的实验楼,却十分有“内涵”。

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这里建有我国航天领域首个大科学装置——“空间环境地面模拟装置”。可以综合模拟真空、低温、粉尘、电磁辐射、电子/质子辐射、弱磁等九大类空间环境因素,因此,又被称为“地面空间站”。

如此“高大上”的“地面空间站”到底有啥用途?

“人类发射的各类航天器到空间环境中所面临的是完全不同于地面的环境,这些空间环境会对航天器产生何种影响,其背后的物理机制和本质是什么,我们要做的就是探索这一问题。”哈工大空间环境与物质科学研究院院长李立毅表示,“‘空间环境地面模拟装置’,就是要在地球上建设一个与真实宇宙空间环境相似的“地面空间站”,相当于把空间站‘搬’到地球上。未来,许多需要抵达太空才能进行的实验,在这里就可以完成。”

跟随着讲解员的一一介绍,看似“奇幻”的“地面空间站”,缓缓揭开了神秘的面纱。

在空间综合环境实验楼内,一个白色的“大家伙”十分引人瞩目。

“这是月表环境模拟系统,又称‘月尘舱’,能够在地面上模拟比较接近月球的环境。”月尘舱负责人李丽芳介绍,“有了它,科学家们在家门口就可以研究月尘物理和月球探测工程。”

不远处,空间综合辐照环境模拟系统设计师孙承月正在进行讲解。

“这个系统可以综合模拟地球轨道到太阳系边缘的辐照环境。”他打了一个比方,“像我们的卫星在天上,如果关键器件被粒子打了一下,就容易造成指令翻转——‘开门’变成‘关门’,因此,即将“上天”的航天器关键部件可以送到这里进行可靠性实验。”

拐过“Z字形”的“迷宫门”,一座“庞然大物”正嗡嗡作响。

“这是300MeV质子重离子加速器,主要模拟太空中重离子、质子对材料器件和生命体的辐射效应,包括电离损伤、位移损伤、对人体细胞的辐射危害等。”离子加速器系统设计师汪鑫伟解释道,“得先把这些现象背后的物理机制研究清楚,我们才能为航天器件与材料的开发、未来人类进行深空探索与在其他星体定居提供前期的基础研究。”

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步行至空间等离子体科学实验楼,两个大型空间环境模拟舱傲然挺立。“航天器在等离子体的海洋中航行,等离子体的分布和演化规律对航天器的安全运行和寿命有重要影响。”空间等离子体环境模拟与研究系统设计师毛傲华介绍,“该模拟系统能够在地面实现对近地空间和临近空间等离子体环境的模拟,可用于研究磁重联、波-粒相互作用等影响空间等离子体环境的关键物理过程,以及航天器重返地球时面临的通信黑障问题等。”

除此之外,在‘地面空间站’内,还有直流引射式低气压风洞——火星尘舱,有可实现空间微纳粉尘最高速度达到70km/s的高速粉尘舱,能模拟空间辐射、弱磁、微重力的多因素耦合生命科学研究终端,能够在地面实现亚纳特级-亚毫特级、大尺度、多功能的磁环境模拟系统……这些“国之重器”,样样都“身怀绝技”。

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“‘空间环境地面模拟装置’承担着三个科学使命:一是发现材料、器件在空间环境下的演化规律和物理本质,二是探究动植物等生命体在空间环境中的演化机制,三是寻求空间等离子体的演化规律及其物理机制,为我们探索太空过程提供防控的能力。”李立毅表示,“既是国之重器,也是科研利器。未来,我们会努力把‘地面空间站’打造成空间科学、航天技术等领域最先进的研究与应用平台,让这套国之重器为加快建设航天强国发挥更大作用。”

(光明日报全媒体见习记者季雅宁 记者张士英)

 
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