| 發(fā)布日期：2016-09-18 09:05:46 來源：新快報 分享到： |
據(jù)新華社電 地球上的種子在太空能發(fā)芽嗎?在失重環(huán)境下,小動物會怎樣?……別小看這些問題,其實,利用太空環(huán)境進行科學探索,一直是中國載人航天工程發(fā)展的一個主題和追求的目標之一。
9月15日,“天宮二號”成功發(fā)射升空。在未來“最高空間實驗室”——“天宮二號”和“神舟十一號”構建的組合體中,就有一個香港中學生科學大賽的推薦作品——“蠶寶寶的太空之路”試驗。
中國航天科技集團五院(以下簡稱“五院”)的技術人員專門運用輕質、高強度復合材料為蠶寶寶制造了高科技的“太空之家”,可以觀察到蠶寶寶如何吐絲、結繭等全過程。這個實驗未來會向中國的中小學生演示,以激發(fā)青少年對科學和航天的熱情。
作為中國首個完全意義上的空間實驗室,“天宮二號”承擔了各類科學實驗多達十多項,涉及微重力基礎物理、空間材料科學、空間生命科學、航天醫(yī)學的等多個領域,任務量空前。
五院“天宮二號”總設計師朱樅鵬說,它們中有利用太空環(huán)境下進行的科學探索,有瞄準未來航天發(fā)展進行的新產(chǎn)品驗證,而最多的是定位“支撐國民經(jīng)濟發(fā)展、服務民眾生活”而開展的實驗。
載人航天工程啟動實施20多年來,空間技術和空間應用科學實驗一直同步進行。“天宮二號”引發(fā)公眾高度關注,但很少有人知道,這些實驗的成果絕不只是科普活動的素材,更是我們?nèi)粘Ｉ钪杏|手可及、不可或缺的一部分。
1
很多帶到太空的實驗物品讓人意想不到
飛船實驗室
人們感冒時經(jīng)常喝的板藍根,為啥早在1999年就進入太空?什么樣的太空實驗需要烏龜心臟細胞、大白鼠腿的脊髓神經(jīng)組織?作為中國載人航天工程的起步,神舟飛船從最初的設計到后續(xù)的改進升級,一直都在開展豐富的空間應用科學實驗,不僅開創(chuàng)了諸多“首次”,很多實驗物品也讓人意想不到。
1999年11月,神舟一號飛船成功發(fā)射,正式拉開了“太空誘變育種”實驗的序幕,飛船搭載青椒、甜瓜、番茄、西瓜、豇豆、蘿卜、甘草、板藍根等作物種子和有利于心腦血管疾病藥物開發(fā)的生物活性菌株。
2001年1月,神舟二號飛船成功發(fā)射,借助五院設計研發(fā)的載人航天應用系統(tǒng),中國首次在神舟飛船上進行了微重力環(huán)境下空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗,為生物工程基礎理論研究提供有力的支撐。
2002年3月,神舟三號飛船成功發(fā)射,中國首次在飛船上搭載了生物樣品,包括果蠅、靈芝、烏龜?shù)男呐K細胞、大白鼠腿的脊髓神經(jīng)組織等20種生物樣品,這對獲取、研制、生產(chǎn)高純、高效的生物制品和進行生物藥品研制具有重要意義。
2002年12月,神舟四號飛船成功發(fā)射,首次將杜康酒曲及植物種苗紅豆杉的組胚試管苗帶上了天。在太空微重力條件下進行的空間細胞電融合實驗和空間生物大分子和細胞的空間分離純化實驗,為空間制藥和培育生物新品種探索新的方法。
2003年10月,神舟五號飛船成功發(fā)射,除了搭載來自臺灣的農(nóng)作物種子外,飛船還開展了空間環(huán)境監(jiān)測、空間定位等科學實驗,獲得了一大批有價值的科學數(shù)據(jù)。
2005年10月,神舟六號飛船成功發(fā)射,中國首次在太空實現(xiàn)了有人參與的空間科學試驗和航天醫(yī)學試驗,掀開了人類在太空生存的航天醫(yī)學研究新篇章。
2008年9月,神舟七號飛船成功發(fā)射,在太空進行了包括雜交水稻和固體潤滑材料等在內(nèi)的搭載試驗,為解決中國糧食產(chǎn)量這一“命根子”難題提供了有力支撐。
2
絕大多數(shù)實驗都觸及當今世界最前沿
空間實驗室
2011年9月,中國載人航天空間應用實驗平臺的探路者——“天宮一號”成功發(fā)射。中國空間應用科學試驗不斷邁向更深、更廣的領域,并開展了國際合作,進一步和平利用太空資源。
在“天宮一號”工作的4年多時間里,共進行了地球環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境探測、復合膠體晶體生長三個方面的科學實驗,獲得了大量寶貴的實驗數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)廣泛應用于國土資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、油氣、礦產(chǎn)、海洋、城市熱島、大氣環(huán)境探測、材料科學等領域的研究。
2011年11月,神舟八號飛船成功發(fā)射,在完成桂花樹、羅漢果、蘆竹等作物搭載實驗的同時,與德國合作,在空間生命科學領域,開展了中國載人航天工程史上的首次國際合作。
2012年6月,神舟九號飛船成功發(fā)射,有人參與下的空間科學實驗體系日益完善,在航天員的參與下,共進行了心血管及腦高級功能影響研究、空間骨丟失防護技術研究等15項航天醫(yī)學空間實驗,在探索人類自身科學奧秘上邁出了一大步。
2013年6月,神舟十號飛船成功發(fā)射,在完成37項各類空間基礎學科實驗、航天醫(yī)學試驗的同時,通過在軌開展科普講座和太空郵局等活動,向普通民眾傳播了科學精神。
如今的“天宮二號”,絕大多數(shù)實驗都觸及當今世界最前沿的探索領域。它攜帶了全球第一臺冷原子鐘,還要向地面發(fā)送不可破解的量子秘鑰,要探尋宇宙中最猛烈的爆炸——伽馬射線暴……除了這些“高大上”的科學研究外,它還專門搭載了志愿服務旗幟,以彰顯公益精神,這在全世界尚屬首次。
3
從泥土到太空,育種改變了人們的餐桌
太空試驗田
廣袤的太空蘊藏著巨大的資源,如微重力、強輻射、高溫、深冷等條件都是地球所無法具備的,這些為探索生命起源、開展基礎科學和前沿技術領域的研發(fā)提供了良好的試驗場。
對于農(nóng)作物來說,太空環(huán)境更是得天獨厚的“試驗田”。20多年來,中國航天育種工程利用十艘神舟飛船和“天宮一號”,搭載了上千種作物種子、試管苗、生物菌種和材料,進入太空。
這些實驗通過生物工程的方法,獲得大量產(chǎn)生變異的新性狀品種,擁有了經(jīng)過航天搭載的農(nóng)作物共計9大類393個品系。目前,五院已育成并通過國家或省級鑒定的新品種達到近百個,已大規(guī)模在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應用。
這些成果也悄然改變了很多農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式,進而改造著中國人的“餐桌”。比如提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品質量,優(yōu)化農(nóng)作物抗性等方面,都有了許多實質性的改進。
正如載人航天工程辦公室主任王兆耀所說,中國載人航天工程始終高度關注空間應用科學實驗,力求通過“中國智慧”、“中國質量”,“少花錢、多辦事、高效率”地支撐科學技術進步和國民經(jīng)濟發(fā)展。
3000萬年誤差1秒!
揭秘“天宮二號”上的“定時神針”空間冷原子鐘
據(jù)新華社電 成功發(fā)射的“天宮二號”搭載了多種高精尖科學裝備。其中,由中科院上海光機所研制的“定時神針”——空間冷原子鐘,有望實現(xiàn)約3000萬年誤差1秒的超高精度,這將是國際上首臺在軌運行并開展科學實驗的空間冷原子鐘,也是目前在空間運行的最高精度原子鐘。
人類社會發(fā)展離不開對時間的精確測量。之前,在太空中運行的原子鐘都是熱原子鐘,精度最高對應300萬年誤差1秒。此次,由“天宮二號”搭載的空間冷原子鐘將激光冷卻技術送入太空,在空間微重力環(huán)境下,進一步使時間精度提升10倍,意味著這臺鐘運行3000萬年才會有1秒的誤差!
如此精準的鐘到底有什么作用呢?上海光機所中科院量子光學重點實驗室主任劉亮介紹,在太空中,空間冷原子鐘可以建立超高精度時間頻率基準。有了這個基準,就可以把天上其他原子鐘同步起來,讓全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運行能力。
此外,冷原子技術的發(fā)展還將大幅提高許多實驗的精度,讓原來不可能進行的實驗成為可能。例如,開展深空導航定位。劉亮說,如果我們在太陽系中不受引力影響的拉格朗日點各放置一臺冷原子鐘,人類就可以超越近地范圍、在太陽系這個更大的范圍內(nèi)實現(xiàn)準確定位,開展大尺度時空研究,包括廣義相對論在大尺度情況下是否成立等。
又如,空間冷原子干涉儀可以取代空間激光干涉儀,實現(xiàn)在軌引力波探測。劉亮介紹,探測引力波有多種手段,采用激光干涉儀探測,需要三顆衛(wèi)星,空間冷原子干涉儀只需要兩顆衛(wèi)星,技術難度和成本都有所降低。
同時,空間冷原子鐘還能測量引力紅移。根據(jù)廣義相對論,時間沒有統(tǒng)一的概念,在火星、月球等不同的引力場里,時間都是不一樣的。“如果天上有個原子鐘,地面也有個原子鐘,那么一比較,就知道時間相差多少,然后利用這個時間差就可以測量引力紅移。”劉亮說。在不遠的將來,空間冷原子鐘的發(fā)展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。
