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*太空实验室:建好更要用好

科普小知识2021-12-04 10:19:28
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■我们的记者齐鲁

在太空和深海中永久居住也需要同样的“人工制品”。那是什么?是的,那是空间站。

神舟、天宫、蛟龙实现了我们“九天登上月球,五大洋捉龟”的梦想。随着科技的进步,我们甚至开始计划留在太空,潜入深海工作和生活。理想非常美好,那么我们离这个目标还有多远?

国家空间实验室:更好地用于建筑

中国的载人空间站项目已经得到**的批准,将于2022年左右完成,并将继续运行10年以上。“随着国际空间站(ISS)将于2024年退役,中国空间站可能成为20世纪30年代中期以后世界上唯一的低地球轨道空间站,这是中国实现空间科学和应用技术历史性飞跃的一个巨大机遇。”全国人大代表、中国科学院空间应用工程与技术中心高级顾问、中国科学院院士顾一栋在接受《中国科学日报》采访时表示。

顾一栋认为,空间站能否做好取决于两个方面。一方面,有可能用先进的技术建造空间站,然后长期可靠地运行它。另一方面,无论能否得到很好的利用,在空间站上进行的科学研究应该在中国的科技强国建设过程中以及在国际空间科学的发展历史上留下一个强有力的印记。

目前,中国空间站已确定了八个研究方向:空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文学与天体物理学、空间物理与空间环境、空间地球科学与应用、空间应用新技术实验。空间站的压力舱中有13个先进的科学实验室(科学实验室机柜),将进行数十万系列的空间科学实验研究,包括生命、材料、流体、燃烧、基础物理等。

“在计划的研究项目中,不仅有大量关于生命现象的机制和本质、极低温度下物质的新状态和独特的量子特性的前沿基础研究,而且还有非常重要的应用基础研究,如流体、燃烧、材料和生物技术领域的科学项目。这些研究以不同的方式进入空间,将为许多工业应用和地面技术发展提供重要的知识、方法和数据支持,如工业过程、高效清洁燃烧、动力系统、生物医学、材料设计和新材料制备。”顾一栋说道。

一些主要的科学研究设施,如多功能光学设施,已经部署在空间站之外。多色测光和无缝光谱测量将在接近哈勃高分辨率和比哈勃大两个数量级的视场中进行,以研究宇宙的加速膨胀和暗能量的性质,测试宇宙学模型,并研究恒星、黑洞、星系和其他天体的形成和演化。正在演示的高能宇宙辐射和暗物质探测设施预计将研究银河系中宇宙射线成分的能谱,并以强大的能力和前所未有的灵敏度探索和研究暗物质。

"这些项目将促进理解宇宙和物质世界的飞跃."顾义东强调,除了按照空间标准开发先进可靠的有效载荷外,每个空间项目都需要事先进行深入的科学研究,并在事后对数据和实验样本进行高水平的分析。

“空间站不是一个简单的项目。这个项目是基础。空间站的科学和应用研究的结果是目标。很难康复并真正进入世界前沿。”因此,顾一栋指出,大量的研究工作还处于起步和后期阶段,需要各方的全面支持。没有稳定的支持,这个过程是无法完成的。

深海空间站:不比空间站难

3月11日,科技部部长万钢在第十二届全国人大五次会议新闻发布会上透露,中国深海空间站项目实施计划已经启动,预计两年内启动。

"建造深海空间站和建造空间站一样困难。"全国人大代表、中国船舶工业总公司第702研究所副所长、深海载人设备国家重点实验室主任颜楷在接受《中国科学报》采访时坦言。

深海空间站是一个“矩阵”。它利用站载观测系统直接控制搭载的无缆自主水下航行器、水下起重机、缆基遥控作业潜水器及配套作业工具,以适应不同对象的具体作业要求,成为深海科研、资源勘探、检修和维护作业的移动工作平台。

颜楷表示,与载人潜水器相比,深海空间站将拥有更加复杂的操作系统和更加丰富的操作功能。它可以执行各种任务,如水下观察和探测、深海搜索和打捞、水下指挥和供电、海底取样和研究等。它具有时间长、全天候、大范围、高功率、人员多、不受海面风浪条件影响的优点。

根据初步计划,未来的深海空间站将配备一个特殊的动力系统和载人舱,可以在海底停留几天甚至几个月,并可以同时容纳几十个人一起工作和生活。借助对接系统,它可以与深海运载工具对接,提供能量、食物供应和生命支持系统所需的氧气等原材料。同时,人员也可以通过飞行器进出空间站。

深海勘探面临的第一个问题是来自海洋的巨大压力。宇航员可以通过太空飞行的方式服从空间站的*进出,但如何让科学家*进出深海空间站是一个棘手的问题。就技术要求和操作困难而言,深海空间站和站载潜水器之间的对接与航天器和空间站之间的对接一样困难。

深海空间站是国际深海装备技术发展的前沿,也是衡量一个国家船舶科技水平的重要标志之一颜楷说,深海空间站的建设将为我们探索海洋提供极大的便利,并大大加深我们对海洋乃至地球的了解。同时,通过技术研究解决一系列难题,将会推动大量相关技术和产业的发展。

《中国科学日报》(第三版,两会,2017年3月16日)