日前,航天員景海鵬在“天宮二號”指尖“遛蠶”的視頻令網(wǎng)友大呼過癮。其實,“太空養(yǎng)蠶”只是此次航天員在天宮二號眾多科學(xué)實驗中的一個。借助太空特殊的環(huán)境,利用空間飛行器的特殊平臺,開展許多地面上無法實現(xiàn)的科學(xué)實驗和研究活動,這是人類探索太空、建立空間站等航天平臺的終極目標(biāo)之一。下面,就讓我們來看看天宮一號、天宮二號都進行了哪些“高大上”的太空實驗或試驗。

天宮一號:開展多方面科學(xué)實驗 實現(xiàn)太空授課

天宮一號2011年9月29日在酒泉發(fā)射升空;2013年9月,圓滿完成了其歷史使命,轉(zhuǎn)入拓展任務(wù)飛行階段;預(yù)計2017年下半年將隕落。在軌運行其間,天宮一號開展了地球環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境探測、空間材料科學(xué)實驗等三方面的科學(xué)實驗,并獲得大量珍貴實驗數(shù)據(jù)。

利用高光譜成像儀進行地球環(huán)境監(jiān)測

利用中國自主研制的高光譜成像儀進行地球環(huán)境監(jiān)測,獲取不同區(qū)域的高光譜的遙感數(shù)據(jù);利用高光譜成像儀,廣泛深入地研究或者開展資源勘察、地質(zhì)調(diào)查、水文生態(tài)的監(jiān)測、環(huán)境污染的監(jiān)測,以及土地環(huán)化評估等方面的工作。

開展復(fù)合膠體晶體生長實驗

瞄準(zhǔn)當(dāng)前國際上凝聚態(tài)物理和應(yīng)用研究的特點,利用空間的微重力環(huán)境,研究三種不同的風(fēng)沙體系、帶電膠體晶體,隨著電場溫度變化的線變過程的規(guī)律,實驗為拓展有膠體、晶體制備光子晶體,促進光子器件的發(fā)展,積累理論知識和奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

監(jiān)測空間環(huán)境 保障航天器安全

利用帶電離子探測器、軌道大氣環(huán)境探測器、電離層擾動探測器,獲取高能質(zhì)子、高能電子、大氣密度、大氣成份、電離層擾動等探測數(shù)據(jù),監(jiān)測軌道的空間環(huán)境狀況,保障載人航天器的安全。

“太空授課”

2013年6月,天宮一號迎來了搭乘神舟十號來訪的第二批太空貴客。航天員實施了“太空授課”、“在軌更換地板”、“中短期航天員駐留”、“艙內(nèi)無線通信”等一批思路新、實用性強、技術(shù)水平高、社會效益好的在軌實驗項目,標(biāo)志著天宮一號作為交會對接目標(biāo)飛行器向空間多用途載人航天實驗平臺的轉(zhuǎn)變。

神舟十號航天員王亞平在天宮一號開展基礎(chǔ)物理實驗,為全國青少年進行太空授課,這次太空授課活動安排四個實驗項目,分別為:太空質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動、制作水膜與水球,展示失重環(huán)境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象。

拓展飛行階段深挖飛行潛力

同年9月,天宮一號轉(zhuǎn)入拓展任務(wù)飛行階段。在拓展飛行的階段,開展了太陽電池翼發(fā)電能力測試、備份姿態(tài)測量和控制模式切換、4b發(fā)動機變軌等一系列拉偏及備份飛行模式試驗,深度發(fā)掘了天宮一號的飛行潛力,為開展太空環(huán)境探測及對地觀測創(chuàng)造更加良好的條件。

利用失重開展心血管調(diào)節(jié)等多項航天醫(yī)學(xué)實驗

航天員還在天宮一號完成了多項航天醫(yī)學(xué)實驗任務(wù),其中包括利用失重裝置開展心血管的調(diào)節(jié)和高級腦功能實驗,失重條件下細(xì)胞學(xué)的研究實驗,以及噪聲測量、氣體質(zhì)量采樣等相關(guān)實驗。

此外,天宮一號還通過開展平臺冗余設(shè)計和設(shè)計潛力驗證試驗、載荷相關(guān)功能驗證和新模式探索試驗,以及測控相關(guān)試驗,為空間站設(shè)計研制和長期可靠運行積累了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

天宮二號:航天史上“最忙碌”的空間實驗室

和天宮一號相比,今年9月15日才發(fā)射的天宮二號空間實驗室可就忙碌得多了。天宮二號搭載了太空冷原子鐘等14項應(yīng)用載荷,以及失重心血管研究等航天醫(yī)學(xué)實驗設(shè)備,配備在軌維修技術(shù)驗證裝置、機械臂操作終端在軌維修試驗設(shè)備,并進行了香港中學(xué)生太空科技設(shè)計大賽的3個獲獎實驗項目。為未來我國在載人空間站上開展大規(guī)模、長期有人照料的空間應(yīng)用積累技術(shù)和經(jīng)驗。

太空上種莊稼

“天宮二號”上,航天員將參與高等植物的樣品回收,將在太空主要種植水稻、擬南芥等植物,以檢測空間微重力對生命活動的影響,為以植物為基礎(chǔ)的空間生命生態(tài)保障系統(tǒng)奠定技術(shù)基礎(chǔ),以達到將來在空間站設(shè)立種植基地的遠(yuǎn)期目標(biāo)。

空間冷原子鐘實驗

“空間冷原子鐘”有望實現(xiàn)3千萬年誤差一秒的超高精度。這將對衛(wèi)星定位導(dǎo)航、引力波探測等空間科學(xué)研究產(chǎn)生重大影響?！疤鞂m二號”上搭載了全球第一臺空間冷原子鐘,利用空間特殊環(huán)境,“天宮二號”將航天器自主守時精度提高兩個數(shù)量級,為空間科學(xué)和技術(shù)、深空探測、廣義相對論驗證、基本物理常數(shù)測量、導(dǎo)航系統(tǒng)等方面獲得超高精度時頻基準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。

量子密鑰分配實驗

量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的新型通信方式。使用量子通信方式,可以確保通信中身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無條件安全,可以從根本上解決信息安全問題。量子密鑰分配是量子通信的核心環(huán)節(jié)。“天宮二號”上的量子密鑰分配實驗將誕生不會被攔截、被破譯、被復(fù)制的密信,驗證量子密鑰傳輸,并為實現(xiàn)高速天地通信奠定基礎(chǔ)。

伴隨衛(wèi)星近距離跟隨

“天宮二號”攜帶小衛(wèi)星,并將在空間中驗證小衛(wèi)星在軌釋放、駐留伴隨飛行等技術(shù)。伴隨衛(wèi)星作為空間實驗室的一部分,釋放后對“天宮二號”近距離實時跟隨,并可對“天宮二號”進行近距離拍攝。

多角度寬波段成像儀探測卷云等環(huán)境因素

多角度寬波段成像儀可獲取廣域覆蓋的海洋、大氣、陸地等圖譜合一寬光譜景象,探測卷云、氣溶膠、云頂高度等環(huán)境因素。將服務(wù)于地球環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、災(zāi)害等領(lǐng)域。

伽瑪暴偏振探測儀進行偏振測量

由中歐合作聯(lián)合研制,采用康普頓散射效應(yīng)測量伽瑪暴偏振度,探測效率比國際上同類儀器高幾十倍。在“天宮二號”控件實驗中,開展在軌觀測天體伽瑪暴爆發(fā)、瞬變現(xiàn)象并進行偏振測量,在伽瑪暴本質(zhì)、宇宙結(jié)構(gòu)、起源和演化等天體物理研究領(lǐng)域預(yù)期可獲得具有重大科學(xué)影響的新發(fā)現(xiàn)。

多波段紫外臨邊成像光譜儀

通過紫外光譜探測,獲取全球整層大氣密度、臭氧分布和氣溶膠等微量成分的垂直結(jié)構(gòu)及三維分布,觀測數(shù)據(jù)將用于大氣層相互作用、太陽活動與地球天氣氣候關(guān)系的研究,還將應(yīng)用于大氣臭氧、氣溶膠等大氣遙感。

三維成像微波高度計

國際首臺三維寬刈幅成像高度計。應(yīng)用于全球氣候與環(huán)境變化監(jiān)測、海洋動力學(xué)環(huán)境研究、熱點海域環(huán)境信息獲取以及海洋環(huán)境預(yù)報等。

綜合精密定軌

綜合精密定軌系統(tǒng)將提供高精度的航天器軌道狀態(tài)與時間信息,定軌精度有望達到厘米級。這些信息可服務(wù)于“天宮二號”上多項空間科學(xué)與技術(shù)試驗,特別是三維成像微波高度計。

綜合材料實驗

空間微重力條件下,與重力相關(guān)的對流、沉降等效應(yīng)明顯減弱,適合研究與此相關(guān)的材料形成和加工過程?！疤鞂m二號”上將研究半導(dǎo)體光電子和功能晶體、金屬合金及亞穩(wěn)材料、納米及復(fù)合材料的形成機理,在空間和地面改進材料質(zhì)量,獲得高性能材料的加工和合成技術(shù)。

液橋熱毛細(xì)對流實驗

“天宮二號”上將開展大普朗特數(shù)液橋毛細(xì)對流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究,發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識在空間微重力環(huán)境下熱毛細(xì)對流的失穩(wěn)機理問題,拓展流體力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。

空間環(huán)境探測

“天宮二號”上搭載的帶電粒子輻射探測器和軌道大氣環(huán)境探測器可獲取艙外各個方向粒子的強度和能譜,檢測軌道大氣密度、成分及其時空分布變化,并具備監(jiān)測原子氧和其他空間環(huán)境污染效應(yīng)的多項功能。

香港中學(xué)生設(shè)計的三項實驗

安排開展香港中學(xué)生開展的太空科技設(shè)計大賽三項獲獎作品在太空開展試驗,這三項試驗分別是太空養(yǎng)蠶、雙擺實驗和水膜反應(yīng),由航天員在軌道完成,并拍攝下整個試驗過程傳回地面。

在這三項試驗中,正在太空遨游的天宮二號上,搭載的6只“秋豐白玉”蠶寶寶備受關(guān)注。近日,6只蠶寶寶中有5只已在太空吐絲結(jié)繭,完成了一個重要的實驗?zāi)康?。待飛船返回地球后,科研團隊將觀察這些“太空蠶”吐絲的行為是否有變化,研究這些變化能否改進家蠶養(yǎng)殖技術(shù)。

(綜合人民日報、新華社新媒體專線、法制晚報等媒體報道)