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2025年04月22日 星期二

掀起微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的蓋頭

  • 發(fā)布時(shí)間:2016-04-06 03:31:34  來源:科技日報(bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  實(shí)踐十號返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星6日凌晨順利升入太空。這是繼去年12月我國發(fā)射暗物質(zhì)探測衛(wèi)星后又一次發(fā)射的科學(xué)衛(wèi)星。其主要任務(wù)是開展空間科學(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)規(guī)律及生命活動(dòng)規(guī)律,以取得創(chuàng)新科技成果。

  “微重力”通俗講就是失重。實(shí)踐十號衛(wèi)星工程項(xiàng)目首席科學(xué)家胡文瑞院士說,衛(wèi)星發(fā)射到地球空間并圍繞地球作周期運(yùn)動(dòng)時(shí),地球引力與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性離心力相平衡,來自地球的重力被抵消,從而在飛行器中產(chǎn)生了“微重力”環(huán)境。這種太空失重的微重力環(huán)境對科學(xué)家來說是一個(gè)寶貴的研究資源。

  胡文瑞告訴記者,實(shí)踐十號衛(wèi)星的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是面向國內(nèi)外,從200多項(xiàng)申請中篩選而出,最終確定開展微重力流體物理、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)等6大領(lǐng)域的19個(gè)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。所有科學(xué)實(shí)驗(yàn)均具有創(chuàng)新性,每一項(xiàng)都有很強(qiáng)的科學(xué)研究價(jià)值。

  實(shí)踐十號衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師康琦認(rèn)為,實(shí)踐十號衛(wèi)星主要有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。一是其全部科學(xué)項(xiàng)目均為微重力科學(xué)和空間生命前沿研究課題,其中多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在國際上是首次開展,包括哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育研究、對顆粒團(tuán)簇行為進(jìn)行系統(tǒng)空間實(shí)驗(yàn)等;二是在返回式衛(wèi)星上首次引入流體回路技術(shù),解決了返回艙的熱控問題,如空間材料實(shí)驗(yàn)設(shè)備(溫度長期保持在700度附近)和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備(溫度長期保持在36度左右)同處返回艙,溫控要求高的技術(shù)難題。

  實(shí)踐十號衛(wèi)星采用雙艙模式,分為返回艙和留軌艙。胡文瑞介紹說,返回艙以生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)為主,而留軌艙則以物理實(shí)驗(yàn)為主。“8項(xiàng)流體物理和具有一定危險(xiǎn)的燃燒實(shí)驗(yàn)將在留軌艙內(nèi)進(jìn)行,另外11項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)將在返回艙進(jìn)行?!?/p>

  實(shí)踐十號衛(wèi)星搭載的微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn),既著眼于科學(xué)前沿,也服務(wù)于國家重大需求。其中,“微重力條件下煤顆粒/煤粉燃燒及其污染物生成特性研究”就對節(jié)能減排具有重要意義。煤是我國的主要能源,因此高效燃燒、降低污染排放對我國具有特殊的意義。煤燃燒的模型化研究需要準(zhǔn)確的物性參數(shù),然而在地面上往往受到重力及浮力對流的影響,有些物性參數(shù)的準(zhǔn)確測量幾乎不可能。有效建立各種模型以及模型推演,深刻認(rèn)識煤燃燒機(jī)理是提高煤燃燒效率的重要途徑。

  而導(dǎo)線絕緣層和典型非金屬材料這兩個(gè)微重力燃燒實(shí)驗(yàn),則是針對載人航天器的防火問題而設(shè)計(jì)的。內(nèi)部起火是衛(wèi)星、飛船、載人航天器等面臨的最大威脅之一,此前國際上已有過慘痛教訓(xùn)。由于缺乏微重力條件下完善的防火規(guī)范,我國以往主要借鑒地面或航空的防火規(guī)范。在載人航天的有氧環(huán)境下,航天器內(nèi)部一旦著火,后果不堪設(shè)想。胡文瑞說:“這兩項(xiàng)燃燒實(shí)驗(yàn)就是要觀察微重力條件下材料著火、燃燒以及煙氣析出的規(guī)律,并對比重力條件下的燃燒規(guī)律,為建立我國自己完整的航天防火規(guī)范服務(wù)。這將對未來我國空間站的防火問題起到重要作用?!?/p>

  此外,科研人員還將首次開展微重力條件下的造血干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞三維培養(yǎng)研究、哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育研究等,為人類疾病的有效預(yù)防以及長期空間活動(dòng)的生殖發(fā)育健康和繁衍等提供科學(xué)依據(jù),通過揭示空間微重力環(huán)境對生命體生理穩(wěn)態(tài)的影響規(guī)律及其機(jī)理,為未來載人航天的發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)支撐。

  實(shí)踐十號衛(wèi)星執(zhí)行的是開放的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在19項(xiàng)任務(wù)中也有與歐洲空間局開展緊密的國際空間合作。例如,“微重力條件下石油組分熱擴(kuò)散特性的研究和Soret系數(shù)的測量”就是聯(lián)合歐洲空間局和加拿大石油公司,對原油的Soret系數(shù)進(jìn)行測量,力求深化對多組分流體在高壓以及有溫度梯度下流體成分的分布認(rèn)識,提供對油田中原油分布的更準(zhǔn)確理論預(yù)測,從而降低油田開采的成本。

  康琦認(rèn)為,實(shí)踐十號衛(wèi)星的發(fā)射將有助于在重大基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面取得突破性進(jìn)展,促進(jìn)我國在空間微重力科學(xué)和空間科學(xué)上的發(fā)展。

 ?。萍既請?bào)酒泉4月6日電)

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