日前,航天員景海鵬在“天宮二號”指尖“遛蠶”的視頻令網友大呼過癮。其實,“太空養蠶”只是此次航天員在天宮二號眾多科學實驗中的一個。借助太空特殊的環境,利用空間飛行器的特殊平臺,開展許多地面上無法實現的科學實驗和研究活動,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:開展多方面科學實驗 實現太空授課

天宮一號2011年9月29日在酒泉發射升空;2013年9月,圓滿完成了其歷史使命,轉入拓展任務飛行階段;預計2017年下半年將隕落。在軌運行其間,天宮一號開展了地球環境監測、空間環境探測、空間材料科學實驗等三方面的科學實驗,并獲得大量珍貴實驗數據。

利用高光譜成像儀進行地球環境監測

利用中國自主研制的高光譜成像儀進行地球環境監測,獲取不同區域的高光譜的遙感數據;利用高光譜成像儀,廣泛深入地研究或者開展資源勘察、地質調查、水文生態的監測、環境污染的監測,以及土地環化評估等方面的工作。

開展復合膠體晶體生長實驗

瞄準當前國際上凝聚態物理和應用研究的特點,利用空間的微重力環境,研究三種不同的風沙體系、帶電膠體晶體,隨著電場溫度變化的線變過程的規律,實驗為拓展有膠體、晶體制備光子晶體,促進光子器件的發展,積累理論知識和奠定技術基礎。

監測空間環境 保障航天器安全

利用帶電離子探測器、軌道大氣環境探測器、電離層擾動探測器,獲取高能質子、高能電子、大氣密度、大氣成份、電離層擾動等探測數據,監測軌道的空間環境狀況,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”、“艙內無線通信”等一批思路新、實用性強、技術水平高、社會效益好的在軌實驗項目,標志著天宮一號作為交會對接目標飛行器向空間多用途載人航天實驗平臺的轉變。

神舟十號航天員王亞平在天宮一號開展基礎物理實驗,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:太空質量測量、單擺運動、陀螺運動、制作水膜與水球,展示失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現象。

拓展飛行階段深挖飛行潛力

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

利用失重開展心血管調節等多項航天醫學實驗

航天員還在天宮一號完成了多項航天醫學實驗任務,其中包括利用失重裝置開展心血管的調節和高級腦功能實驗,失重條件下細胞學的研究實驗,以及噪聲測量、氣體質量采樣等相關實驗。

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

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項應用載荷,以及失重心血管研究等航天醫學實驗設備,配備在軌維修技術驗證裝置、機械臂操作終端在軌維修試驗設備,并進行了香港中學生太空科技設計大賽的3個獲獎實驗項目。為未來我國在載人空間站上開展大規模、長期有人照料的空間應用積累技術和經驗。

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,為以植物為基礎的空間生命生態保障系統奠定技術基礎,以達到將來在空間站設立種植基地的遠期目標。

空間冷原子鐘實驗

“空間冷原子鐘”有望實現3千萬年誤差一秒的超高精度。這將對衛星定位導航、引力波探測等空間科學研究產生重大影響。“天宮二號”上搭載了全球第一臺空間冷原子鐘,利用空間特殊環境,“天宮二號”將航天器自主守時精度提高兩個數量級,為空間科學和技術、深空探測、廣義相對論驗證、基本物理常數測量、導航系統等方面獲得超高精度時頻基準奠定基礎。

量子密鑰分配實驗

量子通信是指利用量子糾纏效應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證、傳輸加密以及數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節。“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、被復制的密信,驗證量子密鑰傳輸,并為實現高速天地通信奠定基礎。

伴隨衛星近距離跟隨

“天宮二號”攜帶小衛星,并將在空間中驗證小衛星在軌釋放、駐留伴隨飛行等技術。伴隨衛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、云頂高度等環境因素。將服務于地球環境監測、農業、林業、地質、災害等領域。

伽瑪暴偏振探測儀進行偏振測量

由中歐合作聯合研制,采用康普頓散射效應測量伽瑪暴偏振度,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、瞬變現象并進行偏振測量,在伽瑪暴本質、宇宙結構、起源和演化等天體物理研究領域預期可獲得具有重大科學影響的新發現。

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構及三維分布,觀測數據將用于大氣層相互作用、太陽活動與地球天氣氣候關系的研究,還將應用于大氣臭氧、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。應用于全球氣候與環境變化監測、海洋動力學環境研究、熱點海域環境信息獲取以及海洋環境預報等。

綜合精密定軌

綜合精密定軌系統將提供高精度的航天器軌道狀態與時間信息,定軌精度有望達到厘米級。這些信息可服務于“天宮二號”上多項空間科學與技術試驗,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,與重力相關的對流、沉降等效應明顯減弱,適合研究與此相關的材料形成和加工過程。“天宮二號”上將研究半導體光電子和功能晶體、金屬合金及亞穩材料、納米及復合材料的形成機理,在空間和地面改進材料質量,獲得高性能材料的加工和合成技術。

液橋熱毛細對流實驗

“天宮二號”上將開展大普朗特數液橋毛細對流穩定性相關問題的研究,發現和認識在空間微重力環境下熱毛細對流的失穩機理問題,拓展流體力學的應用領域。

空間環境探測

“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,并具備監測原子氧和其他空間環境污染效應的多項功能。

香港中學生設計的三項實驗

安排開展香港中學生開展的太空科技設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蠶、雙擺實驗和水膜反應,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”蠶寶寶備受關注。近日,6只蠶寶寶中有5只已在太空吐絲結繭,完成了一個重要的實驗目的。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殖技術。

(綜合人民日報、新華社新媒體專線、法制晚報等媒體報道)