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实践十号:为科学特立独行

实践十号:为科学特立独行

  不受重力作用时,水烧开了会怎样沸腾?

  把蚕宝宝放在空间环境里,能不能诞生出新的品种?

  如果让干细胞摆脱重力浮在空中生长,会长成什么样子?

  有了实践十号,这些问题就有了解答的希望。4月6日凌晨,搭载着19项科学实验,带着满满的好奇心,实践十号挣脱了地心引力,成为太空中一颗特立独行的星。

  实践十号“特”在哪?

  4月5日晚上,离发射还有不到8个小时,发射场里的科研人员才把最后一个科学载荷——胚胎培养箱装进卫星。这个时间点,对于一般的卫星来说,载荷早已装载完毕。

  “对于一些生物样本来说,待在地面上的时间不能太长。”实践十号首席科学家、中科院院士胡文瑞解释了最后一批载荷“姗姗来迟”的原因。

  为满足科学实验目标,实践十号的“特立独行”远不止于此,尽管它已是我国第25颗返回式卫星。

  “过去,我们发射的主要是遥感型返回式卫星,而这是我们首次大规模实施无人空间科学实验的卫星,对卫星系统的要求和技术挑战非常多。”航天科技集团第五研究院卫星系统总师赵会光说。

  实践十号卫星系统由有效载荷、结构、热控、控制、推进、工程参数测量、回收等11个分系统组成。“为了最大限度地保证本次空间科学实验,我们在平台系统设计上对运行部件进行了系统的优化设计。”赵会光说。

  他告诉记者,与以往不同,在姿态控制方面,实践十号采用了小发动机作为推进系统的推力器,以保证较好的微重力水平。

  同时,与原先的程序控制器不同,实践十号采用与国际接轨的数据管理系统,使得遥控指令和遥测数据的安排及改变飞行程序的数据注入都更加灵活。

  不仅如此,为让温度保持在700摄氏度左右的控件材料实验设备和温度保持在36摄氏度左右的生命科学实验设备“和谐共处”,实践十号还增设了流体回路控温技术,使卫星回收舱内部的热能有效排到星外。

  科学项目要干啥?

  实践十号升空后,就像一个热闹的实验室。各项实验会根据地面控制人员的指挥,有条不紊地开展起来。

  实践十号搭载的实验,包括“微重力沸腾过程中的汽泡热动力学特征研究”“空间环境对家蚕发育的影响与变异机理的研究”“微重力条件下造血与神经干细胞三维培养与组织建构研究”等19项,涵盖了微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、微重力生物效应、空间生物技术等6大领域。

  “这些项目都有潜在且非常重要的基础研究和应用意义,得到结果后可能会影响到每个人的生活。而且,每个项目都有一个有意思的实验课题。”空间科学卫星工程常务副总指挥、中科院国家空间科学中心主任吴季说。

  他告诉记者,实践十号卫星搭载的微重力科学和空间生命科学实验,着眼于科学前沿,也服务于国家重大需求。

  其中,“微重力条件下煤颗粒/煤粉燃烧及其污染物生成韩式1.5分彩计划特性研究”对节能减排和大气环境具有重要意义。

  “与其他很多国家不同,煤是我国的主要能源,因此高效燃烧、降低污染排放对我国具有特殊的意义。煤燃烧的模型化研究需要准确的物性参数,但往往受到地面重力及浮力对流的影响,对有些物性参数进行准确测量几乎不可能。有效建立各种模型以及模型推演、深刻认识煤燃烧机理,是提高煤燃烧效率的重要途径。”胡文瑞说。

  此外,科研人员还将首次开展微重力条件下的造血干细胞和神经干细胞三维培养研究、哺乳动物早期胚胎发育研究等,为人类疾病的有效预防以及长期空间活动的生殖发育健康和繁衍等提供科学依据。同时,通过揭示空间微重力环境对生命体生理稳态的影响规律及其机理,为未来载人航天的发展提供必要的基础支撑。

  19个项目哪里来?

  作为国内首颗返回式科学实验卫星,实践十号的实验项目当然不是随便搭载的。

  “项目遴选依据的是科学标准。”胡文瑞告诉记者。

  最终搭乘上实践十号的19个项目是从200多项申请中筛选出来的。“科学项目的申请由国防科工委定点向对口单位发布,征集项目后成立专家委员会,并依据科学标准开展函评、会评等。”胡文瑞说。

  创新性是科学标准里的硬指标。“19个科学实验任务涉及的28项科学实验研究都是全新探索,所有科学实验都具有创新,并且拥有很强的科学研究价值。”胡文瑞说。

  实践十号的全部科学项目中多项科学实验是在国际上首次开展,如热毛细对流表面波空间实验研究、哺乳动物胚胎发育等。

  “微重力环境做实验,是在极端环境里研究物理过程和生命过程,必然孕育着很多重大科学问题的突破,重复了就没有科学价值。”胡文瑞说。

  在实践十号的科学项目选择中,还避免了与中国空间站计划可能重复的内容,并有效利用返回式卫星在微重力水平和机动性上的优势。

  “实践十号可以达到10-4g(1韩式1.5分彩计划0-4重力加速度)微重力水平,而空间站由于机件多,人的活动多,微重力水平只能达到10-3g(10-3重力加速度)左右。我们挑选的科学实验,都是希望能在更好的微重力水平下操作。”胡文瑞说。

  实践十号的机动性,也为一些实验创造了机会。“实验完成后,卫星很快回收,这点也是空间站做不到的。而对于哺乳动物细胞培养等实验,就需要在一定的短时期内完成。”胡文瑞说。

  科学研究是一个持续积累的过程。赵会光告诉记者,“十三五”期间有计划开展新一代返回式科学卫星的相关工作,延续、拓展实践十号的科学目标,目前欧空局等机构已表示希望能在新一代返回式科学实验卫星上搭载自己的项目。

  (原载于《中国科学报》 2016-04-06 第1版 要闻)