作者:高雅丽 来源:中国科学报 发布时间:2023/8/19 16:31:19
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取得阶段性应用成果!国家太空实验室已正式运行

 

“在中国空间站规划和建造期,中国载人航天研制部署了一批国际领先的空间科学研究与应用设施。截至目前,空间站已安排在轨实施了110个空间科学研究与应用项目。”中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强在8月18日召开的载人航天工程空间应用与发展情况介绍会上表示。

中国载人航天工程自立项伊始,专门建立了空间应用系统,由中国科学院牵头负责,主要利用载人飞行器开展空间科学与应用领域的前沿任务。

据中国科学院空间应用工程与技术中心副主任、载人航天工程空间应用系统副总指挥王强介绍,当前,空间站科学实验设施基本完成在轨测试,在轨运行稳定可靠,具备了大规模开展空间科学研究的能力。截至目前,已开展了60余项实验项目、上万次在轨实验,获得了原始实验数据近60TB,下行了300余个科学实验样品。

空间科学与应用研究成果丰硕

中国载人航天工程自立项实施起,就着眼于充分发挥应用效益的目标,提出“造船为建站,建站为应用”理念。

王强表示,载人航天工程空间科学与应用研究研制体系从无到有,在对地观测、空间科学、应用新技术等领域,开展了60余项空间科学和应用任务,攻克500余项关键技术,全新研制了600余台套有效载荷,取得了一批国际水准和国内开创性成果,推动我国空间科学与应用水平整体跃升。

例如在对地观测领域,一系列对地观测及地球科学研究仪器,突破了一大批核心关键技术,率先实现了在轨验证,并在国土资源调查、海洋应用、林业应用、城市环境监测、水文生态监测和应急灾害监测等方面开展了试应用,相关技术成果迅速在风云、气象、海洋等业务卫星上进行了转化应用。

“在微重力基础物理领域,我们研制了国际上首台、也是目前唯一一台成功在轨运行的冷原子钟,实现频率稳定度7.2E-16,也就是3000万年误差小于1秒,成功抢占国际空间时频基准研究的制高点。”王强说。

在空间天文观测领域,伽马暴偏振探测获得重大科学发现,开辟了伽马射线偏振探测新窗口,同时在国内首次实现了利用观测到的蟹状星云脉冲星的脉冲信号进行定轨研究,推动了脉冲星观测和导航技术发展。

在空间生命科学领域,在我国首次完成了高等植物“从种子到种子”的空间长周期培养,实现了植物生长调控,为未来人类长期太空生活的生态系统建立及地面高品质育种提供了有力手段。

支持国家太空实验室稳定运行

王强介绍,在载人航天工程第三步空间站任务中,空间应用系统瞄准世界科技前沿及国家重大需求,前瞻规划、攻关研制和在轨部署了近30个国际一流的科学研究与技术试验设施。

其中,高精度时频系统、高微重力实验柜等设施为国际首创,超冷原子物理实验柜、生命生态实验柜、无容器材料实验柜、燃烧科学实验柜等实验设施达到国际领先或先进水平。

这些科学实验柜上配备了多种先进的精密检测、实验支持仪器,设施体系架构开放,可以通过扩展升级长期保持高水平稳定运行,有力支撑空间站成为我国当前覆盖学科领域最全、在轨支持能力最强,且兼备有人参与和上下行运输等独特优势的“国家太空实验室”。

目前,中国空间站正在抓紧研制巡天空间望远镜。“巡天空间望远镜具有高空间分辨率,入轨后将开展17500平方度的大面积天区深场巡天观测、以及不同类型天体的精细观测,预期在宇宙学、暗物质与暗能量、星系与活动星系核、银河系与紧邻星系、恒星形成与演化、系外行星等问题上取得丰硕的开创性科学成果。”林西强说。

目前,科学家正在开展实验样品的地面研究,部分领域已取得阶段性成果。例如在空间生命科学方面,在空间首次实现人类胚胎干细胞诱导分化为精原细胞以及卵泡样细胞,并开发了多类生殖细胞体外分化的体系及装置,有望推进辅助生殖治疗不孕不育的技术革新。在空间材料科学方面,发现了铌硅合金的快速共晶生长动力机理,为研制下一代高性能航发用铌合金材料奠定了技术基础。

林西强表示,按照工程任务规划,未来空间站将结合国际空间科学发展态势与国家战略需求变化,动态调整空间站维护升级策略,结合空间站舱段扩展,研制并上行新型科学仪器与试验载荷,持续提升太空实验室规模与水平。例如,在空间生命科学与人体研究领域,拟布局哺乳动物培育、脑科学研究等仪器设备开展基础研究;面向深空探测需求建设受控生命生态系统验证相关技术;结合基础物理发展态势,拟面向复杂等离子体研究布局新型科学实验机柜。

“科学把关”空间站应用任务

随着空间站建成,载人航天工程进入应用与发展阶段。空间应用系统广泛征集了空间站科学、技术与应用需求,组织了近百名院士、近千位国内外一流科学家进行了深入研究和论证,形成了系统性、体系化的空间站应用与发展工程应用任务规划。

这些规划主要包括空间生命科学及人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术及应用等4大领域、30余个研究主题,将实施60余项研究计划、上千项研究项目。

今年6月,载人航天办公室面向全国发布了《空间站应用与发展工程空间科学与应用项目征集公告》,目前已征集到近700项项目建议。

如何对研究项目进行科学把关呢?王强说:“我们设置了专家库,从规划、指南、项目三个层次对研究项目进行科学把关。项目征集后,用小同行的模式进行评审,遴选出优质项目。比如有些想法很好、离上天还有很大差距的项目,我们还会组织专家进行单独指导交流。”

未来,这些空间站应用项目将在科学、技术和应用方面产出重大成果和效益。例如在科学前沿探索方面,预期将在超低温量子物态、软物质非平衡动力学、生命起源的分子机制、多波段巡天及宇宙学、天体极端物理过程等前沿科学研究取得具有国际影响的重大科学发现;在技术开发与应用方面,将在干细胞与再生医学、合成生物制造、生物纳米药物开发等生物技术取得重要突破;研究制备高性能航空发动机叶片材料、红外探测器材料、高端制造用高熵合金等国家急需的先进材料,助力解决国家“卡脖子”材料问题。

“空间应用系统将按照国家太空实验室的总体目标,坚持‘四个面向’,持续论证优选具备重大科技价值、重大战略应用潜力的高水平项目,持续产出重大科技成果。”王强说。

 
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