“实践十号”返回科学硕果

■我们的记者丁佳

在北京中关村北四环的南面，一座100米高的塔脱颖而出。这是国家微重力实验室的100米微重力实验塔。科学家们已经将实验负载提升到将近100米高的塔顶。他们被允许*降落，并在微重力条件下观察各种科学现象。

但是地球只给了科学家3.6秒。想要更多微重力时间吗？恐怕我得去太空了。

最近，中国科学院空间科学试点项目确定的首批五颗科学卫星之一“实践10号”可回收科学实验卫星已完成有效载荷原型研制和环境试验，交付了卫星群，并为明年上半年在酒泉卫星发射中心发射奠定了基础。

瞄准前沿

事实上，“实践10”自最初规划以来已经走过了10年。它是中国科学卫星系列中唯一的可回收卫星，是微重力科学和空间生命科学研究的高效、短期和综合空间实验平台。

“在微重力这种极端环境下，科学家可以进行许多在地面上无法完成的实验。”“实践10”卫星项目首席科学家、中国科学院院士胡文瑞说:“这是一个取得重大科学突破的机会。”。

“实践10”涵盖六个主要领域，包括流体物理、燃烧科学、材料科学、辐射生物效应、重力生物效应和生物技术。将在轨开展19项科学实验，利用空间实验样品返回的方式，研究微重力环境和复杂辐射环境下物质运动和生命活动的规律，在重大应用研究和基础研究方面取得突破性进展。

卫星被分成轨道运行模块和回收模块。轨道模块将进行8次流体物理和燃烧测试，其他11次科学测试将在回收模块中进行。回收舱设计为在轨道上运行12天，然后返回地球，而剩余的舱将继续在轨道上运行3天。"所有卫星上的科学实验都将通过远程科学进行远程控制."胡文瑞透露。

燃烧以更好地防火

“实践10”进行的微重力科学实验具有鲜明的中国特色。

例如，“微重力条件下的煤燃烧和污染物生成特性研究”就是利用微重力环境揭示中国典型煤的单个颗粒和煤粉颗粒群在理想的流动解耦和各向同性传热传质条件下的着火、燃烧和污染物生成的基本规律，准确获得一些地面上无法获得的基础数据，发展更完善的煤燃烧理论和模型。

电线绝缘和典型非金属材料的两个微重力燃烧实验是为紧急应用要求而专门设计的。一些来自欧美发达国家的惨痛教训告诉人们，在太空环境中，宇宙飞船内部起火的后果将是不可想象的。然而，我国目前仍缺乏微重力条件下的防火标准，主要是指航空和地面防火标准，还远远不够完善。

“太空和航空环境非常不同。美国、俄罗斯和其他国家已经做了大量实验来验证在什么情况下可以使用什么材料，并建立了一套规范。”中国科学院力学研究所研究员、“实践10”卫星项目科学应用系统首席设计师康琦告诉《中国科学日报》，燃烧实验的建立是为了观察微重力条件下的燃烧规律，并将其与重力条件下的燃烧规律进行比较，从而推动中国建立自己的空间防火规范。

穿梭于太空的小老鼠

“如果人类想在太空长期生存和发展，就需要研究和解决一系列太空生命问题，如失重、真空、宇宙辐射和其他宇宙环境因素对生命过程的影响。”中国科学院动物研究所研究员、负责“实践10”卫星科学应用系统的设计者赵勇说。

空间微重力环境为研究地球上生命进化的作用和规律创造了条件，这是一个重大的基本科学问题。另一方面，了解空间微重力环境对生物生理稳定性的影响规律和机理，是未来载人航天发展必须解决的核心科学问题。

例如，“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究”实验就是利用一颗可返回的科学实验卫星来研究小鼠的早期胚胎。通过研究空间环境对哺乳动物早期胚胎生长发育的影响，旨在揭示空间环境条件下动物早期生命活动的规律，为今后长期的太空飞行中保障人类的生殖和发育健康提供科学依据。

研究人员还将首次开展微重力条件下造血和神经干细胞的三维培养研究，揭示微重力条件下三维细胞生长的基本规律及其对自我更新、分化和功能的影响，探索解决当前干细胞无分化增殖、高效定向分化和三维组织构建等世界性难题的新途径。

“实践10”卫星任务加入了中国科学院的11个研究所和中国的6所大学。除国内合作外，卫星还将与欧洲航天局和日本宇宙航空研究开发机构开展合作研究，为中国与国际航天大国的密切合作搭建一个交流平台。

“中国科学院的空间科学试点项目是中国第一个以重大科学发现为主要目标的卫星系列项目。对科学家来说，机会非常宝贵。”“实践10”卫星科学应用系统总指挥、中国科学院力学研究所副所长黄表示，希望“实践10”卫星能够在地面上挖掘出更多重力隐藏的科学秘密，为未来空间工程技术的发展提供强有力的科学支撑。

中国科学新闻(2015-08-25，第一版集锦)