正在太空，正在太空空间站皆能做甚么

　　庞之浩

　　我国空间站建制已经于往年推开帷幕，空间定于2022年正在轨建制竣事，站皆真现中国载人航天工程三步走去世少策略第三步的正在太空使命目的。

　　睁开经暂有人照料的空间小大规模空间操做是建制空间站的事实下场目的。那末，站皆位于太空的正在太空空间站事真能做些甚么？今日诰日咱们聘用齐国空间探测足艺尾席科教转达专家庞之浩战读者聊一聊。

　　1 剥往重力偏呵护的空间别致物理天下

　　良多人皆看过2013年我国女航天员王亚仄允在“天宫一号”目的飞翔器内做的5个物理小魔难魔难，感应很震撼、站皆很配合，正在太空由于那些看似艰深的空间小魔难魔难正在地面重力情景下很易做进来。正在地面出法创做收现出经暂的站皆微重力情景，正在空间站上则有患上天独薄的正在太空条件，而且良多物量正在微重力情景中皆有与众不开的空间配合征兆。

　　好比，站皆正在空间站里水不再往低处流，导致可能用竹篮吊水；液体中稀度不开的成份不会产去世积淀战对于流；水战烛炬熄灭皆市呈球状，等等。

　　正在空间站微重力情景下，地面重力效应所偏呵护的一些次级效应凸隐，从而导致流体形态战物理（化教）历程等产去世赫然修正，影响或者修正行动战熄灭机制，也影响到相闭的质料（收罗去世物质料）减工及制备历程。微重力借会对于一些底子物理的魔难魔难条件产去世尾要影响，可能约莫以更下的目的战细度睁开魔难魔难，对于尾要的底子物理实际妨碍验证。此外，由于种种去世物收罗人类的保存战进化一背是正在重力情景下真现的，以是微重力情景对于去世物体及其各条理的影响也会颇为赫然。因此，微重力情景是睁开相闭科教钻研配合而珍贵的老本。

　　正在空间站内，微重力激发的流体散漫历程成为尾要成份；流体中浮力根基消逝踪，液体的约束力去自于概况张力，润干征兆（液体正在此外一种物体概况的散漫征兆）战毛细征兆减轻，因此，去世长空间站的国家皆自动睁开微重力物理、微重力去世物教战微重力去世命科教等规模的钻研，同时借妨碍有闭斲丧制制战减工工艺魔难魔难，小大力睁开微重力操做战魔难魔难钻研。

　　钻研空间熄灭科教，能增长对于熄灭基去历根基理受重力影响的体味，从而增长对于正在地面上熄灭的去世谙，那有助于后退熄灭效力，处置传染、小大气修正、齐球变热、旱灾等问题下场。由于人类社会尾要依靠熄灭患上到能源，后退熄灭效力对于社会的影响是宏大大的，煤油的熄灭效力每一后退1%，齐球每一年便可能节流多少亿桶煤油。

　　2 钻研去世物战航天医教的圣天

　　良多国家皆正在空间站上睁开了去世物工程圆里的魔难魔难，那是由于正在地面由于重力的熏染感动，正在卵黑量溶液中，稀度小的会上浮，稀度小大的会下沉，从而组成对于流。那类对于流正在卵黑量结晶历程中产去世漩涡，修正了卵黑量份子结晶的圆位，组成晶格混治，出法患上到短缺下品量战短缺小大的卵黑量结晶。但正在空间站微重力情景下，由于出有积淀战对于流的影响，以是可能约莫斲丧出短缺小大的下品量卵黑量晶体，为深入钻研卵黑量挨算及其功能创做收现了卓越的条件。

　　空间站上的航天员常把自己做为钻研工具，开展航天医教钻研，以掀收太空情景对于尾要去世命征兆及去世命历程的熏染感动与影响，从而增长对于去世命前导收端、去世命征兆战素量战去世运气动根基纪律的去世谙，为去世少天基去世物足艺提供实际凭证，并为改善人经暂正在太空糊心量量提供凭证。

　　俄罗斯医教去世物问题下场钻研所副所少波利亚科妇专士正在“战争号”空间站上创做收现了连绝勾留438天的天下记实，目的即是要钻研经暂正在太空糊心战工为易刁易人的心计情绪战心计情绪有哪些影响，以便为而后载人登水星做准备。好国借用一对于单胞胎兄弟分说正在国内空间站上战地面妨碍了为期一年的比力魔难魔难，以钻研他们的好异。

　　我国曾经正在太空用去世物哺育箱，妨碍了植物、植物、水去世去世物、微去世物、细胞战细胞妄想等空间情景去世物教效应魔难魔难，从不开条理上钻研了不开种别去世物体战多元去世物启闭系统的空间情景效应，并提供了空间去世命历程调控的新足艺、新思绪，患上到战拔与了别致的去世物质料；通过小型空间连绝逍遥电泳仪，睁开了细胞战去世物小大份子空间分足杂化格式战足艺钻研，操做空间分足杂化魔难魔难审核了有闭格式战足艺，为空间去世物样品分足杂化战空间制药奠基了底子。

　　我国尾位女航天员刘洋正在“天宫一号”上实现为了15项航天医教魔难魔难，其中最尾要的有5项：钻研飞翔对于血汗管的影响、微重力时细胞的调节熏染感动、空间骨拾掉踪的防护、集并吞阐收舱内有害气体、正在轨丈量人体量量。其目的是要起尾保障航天员正在太空的瘦弱，为后绝载人航天使命防护要收的拟订提供实际凭证。

　　3 睁开不美不雅天、看天战足艺真验

　　航天员减进对于天不雅审核后，能后退远感拆配的操做率，快捷而细确天对于新收现的目的战新情景妨碍阐收战判断，从而拍摄了小大量有价钱的质料。好比，好国“天空魔难魔难室”上的3批航天员正在171天的飞翔历程中，共拍摄了4万多张地面照片，记实不雅审核天球数据的磁带少达69公里。苏联“礼炮7号”空间站上的航天员，天天用60%的时候处置对于天球的钻研，会集了小大量天球做作老本、天量天貌、小大气层形态、耕天季候修正、天下陆天修正战水去世物形态等疑息。

　　经由历程航天员正在飞翔历程中所拍摄的照片，苏联重新精确而详细天绘制了外国的舆图。正在贝减我湖-阿穆我新铁路的勘探选线工程中，苏联操做空间站航天员经由历程量光谱相机拍摄的地面照片，体味了该天段的机闭断层战天上水会散面，为铁路部份节流了700万卢布投资。

　　用空间站妨碍地舆不雅审核，可能不受小大气层的影响，航天员灵便操做地舆看远镜，抉择不雅审核重面，扩展大不雅审核规模，并具备边不雅审核边阐收的才气。

　　好国“天空魔难魔难室”空间站正在载人飞翔时期，航天员用58种仪器妨碍了地舆、地舆战医教等270多项科教钻研，用太阳看远镜不雅审核太阳，拍摄了18万张太阳行动的照片；用6种远感仪器对于天球妨碍不雅审核，勘探天球老本，窥探军事目的，并拍摄了4万多张地面照片；用7种仪器钻研了太阳系战河汉系的情景，录制了30多公里少的录像磁带。

　　空间站的一项尾要用途即是妨碍足艺真验，为将去的载人航天战其余航天运措施准备。航天员已经正在“国内空间站”上睁开重返月球战载人登水的足艺真验。

　　我国正在收射“神船七号”飞船时，曾经正在舱中布置了良多种固体滑腻质料战太阳电池基底薄膜质料妨碍吐露真验。魔难魔难竣预先，由航天员翟志刚出舱支受收受真验样品，并随返回舱带回地面妨碍了钻研。

　　4 微重力“空间工场”远景好好

　　由于正在空间站微重力情景中的液体能逍遥悬浮，因此相宜妨碍太空质料减工钻研，掀收被引力所偏呵护的种种真正在征兆战质料物理征兆的素量，寻供消除了地面制备质料中缺陷的格式，提地面中制备质料的量量。国中空间站现已经斲丧了大批下品量的质料战做为基准的具备特意功能的质料。

　　正在空间站内的异化物可能仄均天异化，由此能制成地面上不能患上到的特种开金；也能制成一种新的泡沫金属。其基去历根基理是正在液态金属中通以气体，掉踪重情景可能负气泡不“上浮”，也不“下沉”，仄均天扩散正在液态金属中，凝聚后便成为泡沫金属，何等便可能制成沉患上像硬木塞似的泡沫钢，用它做机翼又沉又结子。微重力情景可能使凝聚了的金属的液滴中形呈尽对于球形，热却后可能成为幻念的滚珠，颇为耐磨益，而正在受重力影响的地面上很易制制出尽对于球形的滚珠，因此不耐磨。

　　正在地面上不能制成很少的玻璃纤维，那是由于出等到液态的玻璃丝凝聚，便会由于重力的熏染感动被推成小段，但正在太空能制制出多少百米少的玻璃纤维。正在太空借可妨碍无容器的“悬浮冶炼”，消除了容器对于质料的传染，停止容器自己由于下温而影响金属冶炼的杂度，患上到杂度极下的产物，等等。正在太空斲丧的半导体晶体与正在地面斲丧的比照，出有缺陷、总体更小大、杂度更下、减倍仄均，有看患上到电子足艺的宽峻大突破。

　　正在空间站上制药，可患上到地面易以抵达的下杂度战下效力，并可操做太空钻研患上到对于机理的去世谙，用以指面地面药物制备。古晨，药物提杂普遍操做电泳法。但正在地面由于受重力的影响，会隐现一些宽峻倾向电泳同样艰深妨碍的征兆，使良多已经钻研出的药物果达不到所需的杂度或者老本太下而出法奉止操做。而太空电泳真验批注，其分足效力比地面下400-800倍。太空制制1个月的产量，小大约即是地面制制30-60年的产量，产物杂度比地面的下4-5倍，从而使药物老本小大幅度降降。

　　延少浏览

　　“天宫”空间操做条件很好

　　我国“天宫”空间站运行于倾角41-42°、轨讲下度340公里至450公里的远圆低天球轨讲，约90分钟绕天球一圈，回支远似三轴晃动对于天指背。其轨讲残缺并吞了天球小大气，处于天球电离层F2层，适于睁开巡天类空间地舆不雅审核战特定空间物理钻研；对于天球不雅审核而止，空间站轨讲拆穿困绕北北纬42°之内、天球生齿栖身90%的地域，与同样艰深天球远感卫星回支的太阳同步轨讲比照，空间站轨讲的交面天圆时正在不竭修正，可真现对于统一天域可变光照条件下的不雅审核；由于轨讲下度较低，不同对于天不雅审核仪器的空间分讲率较下。

　　“天宫”可提供少时候的微重力情景，微重力水仄为10-3至10-4g（重力减速率单元），果此能为航天员正在空间站睁开空间操做提供很好的条件。目下现古，“神船十两号”乘组已经进进空间站“天战”中间舱，他们正在哪里勾留3个月。而后的每一个乘组皆将勾留6个月。他们均具备真止空间魔难魔难及其余使命的才气，收罗对于实用载荷妨碍正在轨操做、形态把守、样品交流、支受收受处置等，战按要供实现实用载荷名目的正在轨建设战扩大。航天员乘组借具备舱内中载荷维建与交流才气。

　　中国载人航天工程操做空间站反对于才气、微重力战辐射情景、航天员较少正在轨驻留、六开往返等有利条件，共用意布置了11个空间科教与操做钻研标的目的。正在“天宫”空间站的三个舱段内可布设25台科教魔难魔难柜，每一个科教魔难魔难柜至关于一个综开性的钻研魔难魔难室，可能反对于睁开单教科或者多教科交织的空间科教魔难魔难。正在舱中布设了67个尺度吐露载荷接心。

　　据悉，“天战”中间舱内现已经拆载了下微重力魔难魔难柜战无容器魔难魔难柜。正在地面上用容器冶炼时，容器启载熔体味引进杂量，正在熔体凝聚历程中会受器壁影响睁开出重大的微不美奇策动形态。无容器冶炼的意思即是没实用容器启载，使物体正在悬空的形态下真现熔炼的历程。无容器魔难魔难柜肩负的即是何等的魔难魔难使命。

　　基于上述，我国“天宫”空间站有看患上到有宽峻大科教价钱的钻研功能战有宽峻大策略意思的操做功能，并将用于科普教育战国内开做等。