4月6日凌晨1時(shí)38分，伴隨著夜色中點(diǎn)火的光亮，在震耳的轟鳴聲中，我國(guó)第25顆返回式衛(wèi)星，也是我國(guó)首顆返回式微重力科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)，由長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準(zhǔn)時(shí)發(fā)射升空，它將利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、微重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)六大領(lǐng)域。
實(shí)踐十號(hào)總設(shè)計(jì)壽命15天，將利用我國(guó)成熟的返回式衛(wèi)星技術(shù)按預(yù)定程序返回地球。
與此同時(shí)，中國(guó)空間科學(xué)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃研究團(tuán)隊(duì)近日完成了《2016－2030空間科學(xué)規(guī)劃研究報(bào)告》，提出至2030年，中國(guó)空間科學(xué)要在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、太陽(yáng)系的形成和演化等熱點(diǎn)科學(xué)領(lǐng)域取得重大科學(xué)突破。
專(zhuān)家揭秘
超級(jí)實(shí)驗(yàn)室到底有多牛？
實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星搭載著19項(xiàng)創(chuàng)新性的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于把一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)室搬到了太空。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室有多牛？
使命 觀地球上看不到的現(xiàn)象
對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，宇宙空間是一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)室。地球上的物理現(xiàn)象，都受到地球重力的制約，比如浮力、沉降等。在微重力，也就是通常說(shuō)的“失重”環(huán)境下，能觀察到很多地球上不可能觀測(cè)到的獨(dú)特現(xiàn)象。
“極端物理?xiàng)l件下，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、物理化學(xué)過(guò)程、生命過(guò)程等都可能會(huì)發(fā)生變化，這就意味著重大科學(xué)突破的可能?！睂?shí)踐十號(hào)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院院士胡文瑞說(shuō)。
“地球重力場(chǎng)是蓋在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和生命活動(dòng)規(guī)律上的面紗，不揭開(kāi)就無(wú)法看到很多問(wèn)題的本質(zhì)。”中科院國(guó)家空間科學(xué)中心主任吳季說(shuō)，“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是一個(gè)高效、短期、綜合空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它的使命就是揭開(kāi)被重力所掩蓋的科學(xué)秘密，力爭(zhēng)獲得重大科學(xué)突破?！?/p>
優(yōu)勢(shì) 有比空間站更好的環(huán)境
我國(guó)將在2020年前后開(kāi)始空間站的建設(shè)，為什么還要發(fā)射科學(xué)衛(wèi)星呢？胡文瑞解釋說(shuō)，空間站有實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、可以有人參與等優(yōu)勢(shì)，但殘余重力、機(jī)械動(dòng)力和人的活動(dòng)干擾可能給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是專(zhuān)門(mén)為微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)而設(shè)計(jì)的衛(wèi)星，將為實(shí)驗(yàn)提供更好的微重力環(huán)境和其他條件。
一是衛(wèi)星的微重力水平可更高，是地球表面重力的10－6g，而空間站上僅為地球重力的10－3g；二是它的機(jī)動(dòng)性高，比如這次要進(jìn)行的胚胎實(shí)驗(yàn)可以在發(fā)射前8小時(shí)才裝到衛(wèi)星上，縮短在地面停留的時(shí)間，如果搭載在載人飛船上就做不到這一點(diǎn)；三是科學(xué)衛(wèi)星風(fēng)險(xiǎn)小，且造價(jià)大大低于建設(shè)一個(gè)空間站。
突破 絕不會(huì)重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)
胡文瑞介紹，實(shí)踐十號(hào)搭載的19個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是從200多項(xiàng)申請(qǐng)中脫穎而出的，按照創(chuàng)新性、可行性、必要性等科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格遴選、反復(fù)論證，涵蓋微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、微重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)6大領(lǐng)域。
“我們絕不會(huì)重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)?！焙娜鹫f(shuō)，“所有實(shí)驗(yàn)任務(wù)都是全新探索，每一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)均具有創(chuàng)新性，有很高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，有望獲取具有國(guó)際先進(jìn)水平的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大科技成果?！?/p>
全新設(shè)計(jì)
為安全返回安裝“秘密武器”
“我們已經(jīng)有十年沒(méi)有將返回式衛(wèi)星送上過(guò)太空了?！闭f(shuō)起這次研制工作，航天科技集團(tuán)五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星工程總設(shè)計(jì)師唐伯昶難掩心中的激動(dòng)。
2006年實(shí)踐八號(hào)發(fā)射成功后，實(shí)踐十號(hào)是我國(guó)返回式衛(wèi)星沉寂十年后的再次“回歸”。與返回式衛(wèi)星家族的“老前輩”相比，它又有怎樣的新變化呢？
首先，總裝與環(huán)境試驗(yàn)是衛(wèi)星研制生產(chǎn)的最后一關(guān)，也是檢驗(yàn)衛(wèi)星“鋼筋鐵骨”能否經(jīng)受得住高低溫、高強(qiáng)度震動(dòng)等惡劣空間環(huán)境的大熔爐。據(jù)介紹，不同于以往“真火慢燉”式的試驗(yàn)方法，五院在實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星研制過(guò)程中，通過(guò)紅外籠虛擬仿真系統(tǒng)、試驗(yàn)工裝數(shù)字化等新技術(shù)手段，進(jìn)一步提高了試驗(yàn)精準(zhǔn)度，有效避免了多次試驗(yàn)和試驗(yàn)條件過(guò)于苛刻對(duì)產(chǎn)品造成傷害的隱患。
其次，控制和推進(jìn)系統(tǒng)是實(shí)踐十號(hào)的核心。新產(chǎn)品不僅在性能和可靠性上大幅提高，而且通過(guò)一體化、高集成度設(shè)計(jì)方式，體積和重量大幅下降，為實(shí)踐十號(hào)留出了更為充裕的搭載空間。
第三，返回的安全和可靠是決定衛(wèi)星搭載實(shí)驗(yàn)任務(wù)圓滿(mǎn)成功的關(guān)鍵一步。為了確保衛(wèi)星在回收階段落得既好又穩(wěn)，五院在實(shí)踐十號(hào)上安裝了脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)這一“秘密武器”。這個(gè)產(chǎn)品能打破航天器返回過(guò)程中常見(jiàn)的“黑障”限制，實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大提高了地面對(duì)衛(wèi)星返回艙的測(cè)量精度。
另外，實(shí)踐十號(hào)的回收艙將搭載11個(gè)實(shí)驗(yàn)載荷返回，但轉(zhuǎn)入返回軌道時(shí)，由于速度快，艙體的頭部會(huì)與大氣層進(jìn)行劇烈摩擦，產(chǎn)生高達(dá)幾千度的熱量，如何控制溫度？據(jù)實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師趙會(huì)光介紹，此次對(duì)回收艙熱控系統(tǒng)進(jìn)行了更改，能夠控制熱溫。且技術(shù)人員已為艙體制備了防摩擦和耐熱的特殊材料，既能阻擋熱量進(jìn)入返回艙內(nèi)，又能把大量的熱量迅速帶走。
任務(wù)速覽
19個(gè)實(shí)驗(yàn)艙要做哪些新奇實(shí)驗(yàn)？
在15天的時(shí)間中，實(shí)踐十號(hào)這位科學(xué)“實(shí)踐者”將在太空試驗(yàn)場(chǎng)里辦哪些“大事”？
人類(lèi)能否到太空繁衍后代？
隨著人類(lèi)走向太空，未來(lái)，哺乳動(dòng)物能在太空正常繁衍嗎？為了回答這個(gè)疑惑，實(shí)踐十號(hào)把小鼠早期胚胎帶上了太空。
日本研究人員幾年前曾稱(chēng)，在太空微重力等環(huán)境下，哺乳動(dòng)物正常的胚胎發(fā)育可能會(huì)受到阻礙，因此哺乳動(dòng)物要在太空繁衍難度較大。
這一次，中國(guó)將利用返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，以小鼠早期胚胎為研究對(duì)象，通過(guò)研究太空環(huán)境對(duì)哺乳動(dòng)物早期胚胎生長(zhǎng)發(fā)育的影響，揭示空間環(huán)境條件下動(dòng)物早期生命活動(dòng)規(guī)律，為未來(lái)長(zhǎng)期太空飛行中保障人類(lèi)生殖發(fā)育健康提供科學(xué)依據(jù)。
航天器在太空著火怎么辦？
載人空間飛行過(guò)程中，存在多種威脅航天器和航天員安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)，其中航天器艙內(nèi)火災(zāi)事故是最嚴(yán)重的一種，俄羅斯的和平號(hào)空間站、美國(guó)的阿波羅號(hào)飛船都有過(guò)慘痛教訓(xùn)。
實(shí)踐十號(hào)科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師康琦介紹，目前我國(guó)航天防火還不規(guī)范，主要是借鑒航空和地面的防火標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在我國(guó)航天器因?yàn)樵谲墪r(shí)間短，這個(gè)問(wèn)題還不突出，如果將來(lái)建空間站，沒(méi)有這方面的研究和標(biāo)準(zhǔn)，后果不堪設(shè)想。這次“實(shí)踐者”要做的另一件“大事”，就是為今后載人空間飛行探索更安全的防火規(guī)范和材料選用、使用規(guī)范。
太空中輻射問(wèn)題怎么解決？
《火星救援》被喻為一部太空生存指南，但細(xì)心的觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn)，里面對(duì)輻射的描述相對(duì)較少。并不是太空輻射問(wèn)題已經(jīng)破解，而是由于至今還沒(méi)有完備的手段能夠解決太空輻射的風(fēng)險(xiǎn)。
太空環(huán)境中，既有太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射時(shí)產(chǎn)生的太陽(yáng)高能粒子，也有長(zhǎng)期存在的能量高、穿透性強(qiáng)的銀河宇宙射線(xiàn)，即使是數(shù)十厘米厚的鋁板也難以防護(hù)。
目前各國(guó)開(kāi)展空間輻射生物學(xué)研究，主要是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和尋找對(duì)策。這次實(shí)踐十號(hào)搭載了3個(gè)生物輻射盒，攜帶了水稻種子、擬南芥種子和線(xiàn)蟲(chóng)等樣品，研究空間輻射引起生物基因組變化和空間輻射損傷的分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，建立輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，為我國(guó)空間站輻射評(píng)估和防護(hù)提供基礎(chǔ)。
微重力下煤能否“冷焰燃燒”？
美國(guó)空間站十大成果之一，就是通過(guò)棉花團(tuán)點(diǎn)燃觀察到“冷焰燃燒”，而這一低溫狀態(tài)下的燃燒是地面無(wú)法看到的。胡文瑞院士介紹，此次“煤燃燒及其污染物生成實(shí)驗(yàn)”也期待看到微重力條件下煤的“冷焰燃燒”實(shí)驗(yàn)效果。
康琦說(shuō)，煤炭是我國(guó)能源的主力，其燃燒帶來(lái)的污染較大。在地球上，受浮力、熱對(duì)流等因素影響，煤燃燒的系數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得。而在微重力環(huán)境下進(jìn)行煤燃燒實(shí)驗(yàn)，則可以避免這些干擾，有望獲得一些地面無(wú)法得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這對(duì)完善煤燃燒理論和模型，幫助人類(lèi)更好利用煤炭資源有重要意義。
新聞鏈接
中國(guó)空間科學(xué)“四先鋒”
6日，我國(guó)實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射。實(shí)踐十號(hào)是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)“四先鋒”中的“老二”。那么，它的“兄弟”們都有何專(zhuān)長(zhǎng)呢？
■暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星
2015年12月17日，我國(guó)成功發(fā)射暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”。它有望在暗物質(zhì)粒子探測(cè)和宇宙線(xiàn)物理這兩大科學(xué)難題上取得突破。截至今年3月17日，“悟空”已完成了2／3天區(qū)的掃描，共探測(cè)到4.6億個(gè)高能粒子。數(shù)據(jù)分析正在緊張進(jìn)行中，預(yù)計(jì)今年底將公布首批科學(xué)成果。
■實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星
2016年4月6日，我國(guó)將首顆微重力科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)發(fā)射升空。它的主要科學(xué)目標(biāo)是：開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及生命活動(dòng)規(guī)律，取得創(chuàng)新科技成果。
■量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星
我國(guó)有望于今年下半年發(fā)射量子衛(wèi)星，它將進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。
■硬X射線(xiàn)調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星
硬X射線(xiàn)調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星也有望于今年下半年發(fā)射，它將實(shí)現(xiàn)寬波段X射線(xiàn)巡天，發(fā)現(xiàn)被塵埃遮擋的超大質(zhì)量黑洞和未知類(lèi)型天體；通過(guò)觀測(cè)黑洞、中子星、活動(dòng)星系等高能天體，研究致密天體和黑洞強(qiáng)引力中物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)和高能輻射過(guò)程；探索利用X射線(xiàn)脈沖星實(shí)現(xiàn)航天器自主導(dǎo)航的技術(shù)和原理。
