天宫二号交出科学“答卷”

7月19日，天宫二号成功逃离轨道，进入大气层，并落入南太平洋预定的安全水域。作为中国第一个真正的太空实验室，天宫二号在轨道飞行1000多天后取得了哪些科学成就？为此，《中国科学报》记者采访了中国科学院空间应用工程技术中心系统办公室主任、天宫二号空间应用系统总设计师钟。

中国科学日报/科学网:你能告诉我们天宫二号安排了什么科学实验吗？

钟:天宫二号空间实验室载人航天工程空间应用系统面向国家重大需求和国际科学前沿，规划和安排了基础物理、地球观测和科学研究应用前沿实验、新技术实验、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间环境监测等4大领域8个课题的14项高水平空间科学与应用任务。这是我国迄今为止最广泛、最大、最复杂的空间科学与应用任务。

天宫二号在轨运行期间，空间应用系统按照总体规划完成了所有预定的空间科学实验、应用实验和扩展实验，实现了预定的科学目标，取得了丰硕的科学和应用成果，在关键领域进入世界领先地位，取得了具有国际影响的成果。新的有效载荷技术系统首次得到验证，实现了技术领先和创新发展。

中国科学日报/科学网:天宫二号在基础空间物理研究方面取得了哪些突破？

钟:我们在空间基础物理前沿取得了一些重大突破。我们已经进入世界重点领域的先进行列，取得了具有国际影响的成果。例如，空间冷原子钟实验在世界上首次实现了在轨运行，误差在3000万年中不到1秒，处于国际领先水平。它将人类在太空中的时间测量精度提高了1-2个数量级。这是基于冷原子的空间量子传感器发展的一个里程碑。来自国内同行业的专家对这项研究成果给予了高度评价，该研究成果作为亮点发表在《自然通讯》杂志上。

天宫二号上世界上第一台大面积、大视场、高精度γ射线爆发偏振探测器为γ射线爆发偏振探测打开了新的窗口。总共探测到55次伽马射线爆发，为联合探测国际伽马射线爆发做出了重要贡献。我们对其中五个伽玛射线暴进行了高精度偏振测量，这是目前世界上最大的高精度伽玛射线暴偏振测量样品。发现伽马射线爆发期间的平均偏振度约为10%，研究结果发表在《自然天文学》杂志上。同时，我们在中国首次利用观测到的蟹状星云脉冲星信号实现了定轨，定轨精度约为10公里。与此同时，我们成功地探测到了几次太阳X射线爆发。这些科学成就大大超过了最初的科学目标。

中国科学日报/科学网:每个人都非常关心天宫二号取得了哪些技术突破和应用效益。你能介绍他们吗？

钟:天宫二号多角度宽带成像仪在国内首次实现了空间多角度偏振成像，具有国际先进水平。三维微波成像高度计在世界上首次实现了三维海洋形态观测。紫外临边成像光谱仪在世界上首次使用大视场对全球中层大气中的紫外环形和前临边辐射特性进行准同时探测。这些研究成果已经或计划推广到国家重点应用模式，如海洋水色卫星、海洋动力卫星、风云三号降水测量卫星和风云五号气象卫星。

天宫二号在轨运行期间，获得了大量海洋、陆地和大气等高值地球观测数据，并在土地资源、生态环境监测、大气环境、海洋应用、农林、应急救灾等领域产生了大量典型应用成果。

与此同时，天宫二号已经突破并验证了数十项新的关键技术，用于在轨战略空间应用。开发了10多个核心探测器元器件，验证了多项新技术，实现了10多项技术转移和转化，显著提高了中国空间科学与应用的自我控制和原始创新能力。

此外，在完成预定任务的基础上，天宫二号还开展了月球多光谱成像与定标、三维成像微波高度计基线倾角定标、精密定轨和全球激光联合测量等多项实验，获得了丰富的高值数据。

中国科学日报/科学网:其他领域的空间科学实验还取得了哪些成就？

钟:天宫二号在流体物理、空间生命科学和材料科学方面的微重力实验产生了高质量的样品，发现了许多新现象，提高了对相关规律的认识，取得了独特的科学成果。

我们进行了长期的太空高等植物培养实验，并归还了生长良好的拟南芥幼苗。我们在基础生物研究和生物技术方面取得了一系列成就，为人类在太空的长期活动和生存奠定了坚实的基础。开展了多种新材料实验，获得了10多个高质量的材料样品，发现了一批新的科学现象，提高了对相关规律的认识。此外，科学家还发现了微重力环境下流体动力学的新现象，丰富了流体物理的理论模型，在基础研究和工程应用中具有重要价值。

总之，通过天宫二号空间科学与应用任务的实施，我们取得了具有国际影响的重要成果。我们突破并掌握了一批战略性空间应用新技术和关键核心技术，推动了中国未来空间应用技术的发展，为中国空间站的大规模空间科学与应用奠定了坚实基础。