提起中国的空间站,也许大家最熟悉的还是航天员的“天宫日常”、妙趣横生的太空授课、还有他们的“太空漫步”……不过,我们花了这么大的力气”上天”,并不仅仅是为了这些。去年年底中国空间站全面建成后,我国的载人航天工程已转入应用与发展阶段。作为中国航天史上规模最大、长期有人照料的空间实验平台,建成后的中国空间站成为国家太空实验室。
2月16日,梦天舱燃烧科学实验柜成功执行首次在轨点火测试,为后续空间科学燃烧实验项目打下良好基础。我们为什么要在太空中做各种实验?科学实验柜又是什么?造出中国自己的实验柜,究竟难在哪?科学家们研制实验柜的日常,又是怎样的?为此,我们采访了中国科学院空间应用工程与技术中心集成技术中心研究员、研究室副主任张璐。(本文根据专访内容整理)
为什么要到太空做实验?问:我们为什么要到空间站做实验?
答:空间站是一个很特殊的环境,它能提供长期的微重力水平。我们一直强调“长期”这个特点,这是和在地面做实验最大的区别。在地面,我们有时候也能进行一些微重力的模拟,但周期不长。长期的微重力,是空间站提供的一个很好实验条件,像生命科学等实验就能够更好地完成。左边这张图是中国空间站的甲烷燃烧实验,右是地面上的甲烷燃烧。从这两幅图中可以看到,火焰的形貌和燃烧的特点都大不相同。(图片来源:央视网)
这两幅图是我们在天宫二号进行的“高等植物生长实验”。这两个设备采用的是天地比对的方式:它们所有的实验条件是一样的,包括光照、湿度、温度以及使用种子的批次等。但是天地之间的差异非常明显。第二点,有些材料需要多次的实验,空间站能为多次实验的参数比对提供良好的环境。这跟以前就不一样,我们以前在神舟飞船上做实验,可能上去就做那么一次。
而且,除了舱内的微重力,舱外还有不同的高真空条件、各种宇宙辐射、温度交变等等,利用这些很极端的条件,我们也能开展很多舱外研究。在空间站里,每一个科学实验柜都相当于一个综合性领域的实验室。在这个实验柜里面,我们可以从事单一学科领域的科学研究,还能面向多学科交叉的领域开展研究。每一个实验柜不仅仅是做那么一两项科学实验,它可能会承担几十项、上百项的科学实验,也就极大地拓展了太空实验的机会。