于紫月

近日，中國空間站開通網(wǎng)上申報窗口，面向國內(nèi)公開征集空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗項目——

“太空牌”無晶體缺陷的半導(dǎo)體、絕對球形的理想耐磨滾珠……近年來，隨著空間技術(shù)的逐漸進(jìn)步和空間活動規(guī)模的逐步擴(kuò)大，越來越多的“太空產(chǎn)品”誕生。與地球表面迥然不同的環(huán)境條件也讓太空成了科學(xué)實驗的“寶地”。

近日，中國空間站開通申報窗口，面向國內(nèi)科研院所、高校、科技企業(yè)公開征集空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗項目，期望能把空間站建設(shè)成國家太空實驗室。

目前有哪些太空實驗成果給我們的生活帶來了改變？我國空間站與國際空間站相比，實驗條件有何不同？主要能開展哪些科學(xué)實驗？帶著一系列問題，筆者采訪了中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉。

1.“天差地別”太空實驗玩轉(zhuǎn)微重力

1993年，包括美、俄在內(nèi)的16個國家開始聯(lián)手設(shè)計世界上最大的航天工程——國際空間站。目前，其投入使用近20年，已成為國際上最主要的太空實驗平臺。

“國際空間站已開展了2000余項太空實驗，在生命、流體、材料、燃燒、人體研究等方面取得了很多具有國際影響的科學(xué)成果，其中很多成果也正在改變我們的生活?！睆垈ケ硎?。

例如，在生命科學(xué)與生物技術(shù)方面，利用兩種在地球不能混合的液體在太空微重力環(huán)境下可以混合的特性，在空間站環(huán)境可以優(yōu)化地球的微型膠囊靜電處理系統(tǒng)，實現(xiàn)濃縮抗腫瘤藥物的特定組配，從而可產(chǎn)生極小的可降解微型膠囊，能用于癌癥治療，實現(xiàn)特定部位的給藥，目前正在走向臨床應(yīng)用。

又如，在空間應(yīng)用技術(shù)方面，科學(xué)家基于空間站精密機(jī)械臂技術(shù)開發(fā)出了神經(jīng)臂（NeuroArm），它成為國際上第一種能在核磁共振儀中開展手術(shù)的機(jī)械臂，從2008年起已有30余人接受了這種機(jī)械臂腦腫瘤手術(shù)。

“太空可以提供長期的微重力實驗條件，由重力引起的浮力對流、沉降、分層、壓力梯度等將基本消失，所以流體的運(yùn)動特性、物質(zhì)的燃燒特性、材料的制備等都發(fā)生了較大的變化，因此利用微重力條件可能揭示重力掩蓋下的物質(zhì)的特殊規(guī)律和生命體對重力的響應(yīng)機(jī)制。”張偉指出。

此前，歐洲研究人員開展了在太空中飼養(yǎng)小鼠的研究，通過在軌觀測來研究小鼠在太空微重力條件下的特征，并與地面研究結(jié)果進(jìn)行對比，研究太空生活對生命體的細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)乃至整個生命體產(chǎn)生的影響，為人類太空探測打下基礎(chǔ)。載人航天過程本就需要對航天員進(jìn)行細(xì)致的醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)，特別是針對骨流失、肌肉萎縮等尋求應(yīng)對措施，而這些空間生物醫(yī)學(xué)成果亦可改進(jìn)地面治療骨質(zhì)疏松等疾病的相關(guān)醫(yī)療水平，促進(jìn)人類健康。

“太空技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用需要較為漫長的過程，阿波羅登月計劃實施后幾十年衍生的技術(shù)才逐步得到轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，而國際空間站現(xiàn)在還在運(yùn)行，還有很多科技成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用正在路上。”張偉說。

2.超越“前輩” 我國空間站多項指標(biāo)將更優(yōu)

我國在空間站建設(shè)方面也穩(wěn)步行進(jìn)。20世紀(jì)90年代，我國制定了載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：第一步是發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用試驗;第二步是多人多天飛行、實現(xiàn)飛船與空間艙的交會對接，并發(fā)射短期有人照料的空間實驗室;第三步是建造空間站，解決有較大規(guī)模的長期有人照料的空間應(yīng)用問題。

前不久，天宮二號空間實驗室受控離軌，任務(wù)結(jié)束，“三步走”戰(zhàn)略中的第二步完美收官，第三步空間站工程將全面展開。我國也由此正式邁進(jìn)“空間站時代”。

“我國的空間站將會在多項指標(biāo)上超過‘前輩?！睆垈ブ赋觯覈臻g站開發(fā)了密封艙內(nèi)10余個先進(jìn)的科學(xué)實驗柜和密封艙外的科學(xué)設(shè)施，與國際空間站相比，實驗柜和科學(xué)設(shè)施的主要技術(shù)指標(biāo)更為先進(jìn)，空間實驗觀測手段更全面、觀測的分辨率更高，能夠長期支持開展多學(xué)科的科學(xué)實驗。

張偉舉例，我國空間站無容器材料實驗柜具備高達(dá)3000攝氏度的材料加工與實驗條件，遠(yuǎn)高于2100攝氏度的國際空間站同類實驗裝置，且通過更先進(jìn)、更完備的在軌觀測手段，能夠在太空進(jìn)行多種新型材料的制備研究。另外，在艙外的光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡，其分辨率與哈勃望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，但視場是哈勃望遠(yuǎn)鏡的數(shù)百倍，可開展大規(guī)模的光譜巡天觀測研究和重點天區(qū)的精細(xì)化觀測，預(yù)期在暗物質(zhì)性質(zhì)、暗能量本質(zhì)、宇宙起源與演化等方面可取得一批具有國際影響的研究成果。

“以前，我們在空間的實驗機(jī)會非常有限，雖然在神舟飛船、天宮二號空間實驗室上面開展了一定規(guī)模的實驗，但是能夠開展的項目數(shù)量還是有限的。有了空間站這個平臺，我們就可以滾動實施幾百項甚至上千項科學(xué)實驗。”張偉坦言，近年來，我國空間技術(shù)迅速發(fā)展，但空間科學(xué)進(jìn)展相對滯后，因此，希望這些空間站實驗?zāi)苁刮覈臻g科學(xué)領(lǐng)域研究水平再上一層樓。此外，通過相關(guān)研究，還可以掌握人在太空長期生存時要解決的關(guān)鍵問題，突破相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，為人類今后在太空長期生存與活動奠定基礎(chǔ)。

3.敞開胸懷 普通人也可申報實驗項目

事實上，我國空間站早已敞開胸懷，向世界打開了太空合作的大門。6月12日，在聯(lián)合國外空委第62屆會議期間，中國載人航天工程辦公室與聯(lián)合國外空司共同宣布了聯(lián)合國/中國圍繞中國空間站開展空間科學(xué)實驗的第一批項目入選結(jié)果，來自17個國家、23個實體的9個項目成功入選。

目前正在向國內(nèi)征集項目的時間也將持續(xù)到8月底。張偉透露，即便錯過了這次也尚有機(jī)會，我國空間站每兩三年就會征集一輪。此次征集項目主要包括空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體與燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理、空間天文與天體物理學(xué)、空間物理與空間環(huán)境、空間地球科學(xué)及應(yīng)用、空間應(yīng)用新技術(shù)、航天醫(yī)學(xué)、航天技術(shù)試驗等領(lǐng)域和方向。由于空間站的建造是按照核心艙、實驗艙Ⅰ、實驗艙Ⅱ的順序發(fā)射的，每個艙裝載有不同學(xué)科的研究裝置和設(shè)施，而且將在軌運(yùn)行10年以上，因此將依次在不同學(xué)科領(lǐng)域持續(xù)獲得突破性研究成果。

我國航天工程向來科研與科普并舉。就像2013年轟動全國的神舟十號航天員王亞平“太空授課”一樣，此次空間站項目征集也有科普項目的一席之地。“空間站不止局限于科研人員，大學(xué)生、高中生如果有好的想法和創(chuàng)意，也可能在太空中實現(xiàn)?！睆垈フf。

筆者了解到，當(dāng)初神舟十一號便攜帶了6只蠶幼蟲度過了長達(dá)31天的“太空之旅”，而這個“太空養(yǎng)蠶”計劃就是香港中學(xué)生提出的。在張偉看來，航天員在軌完成這些實驗，有助于中小學(xué)生認(rèn)識了解微重力環(huán)境中事物的變化和規(guī)律，在他們心中播下一顆科學(xué)的種子。

值得一提的是，我國太空實驗也將不再是航天員的“專利”?！翱茖W(xué)家也是有機(jī)會上天的，如果身體過關(guān)的話，科學(xué)家可以參加載荷專家選拔，有希望去太空操作自己的實驗?！睆垈フf。