| 發(fā)布日期：2016-09-18 09:05:46 來源：新快報(bào) 分享到： |
據(jù)新華社電 地球上的種子在太空能發(fā)芽嗎?在失重環(huán)境下,小動(dòng)物會(huì)怎樣?……別小看這些問題,其實(shí),利用太空環(huán)境進(jìn)行科學(xué)探索,一直是中國載人航天工程發(fā)展的一個(gè)主題和追求的目標(biāo)之一。
9月15日,“天宮二號(hào)”成功發(fā)射升空。在未來“最高空間實(shí)驗(yàn)室”——“天宮二號(hào)”和“神舟十一號(hào)”構(gòu)建的組合體中,就有一個(gè)香港中學(xué)生科學(xué)大賽的推薦作品——“蠶寶寶的太空之路”試驗(yàn)。
中國航天科技集團(tuán)五院(以下簡稱“五院”)的技術(shù)人員專門運(yùn)用輕質(zhì)、高強(qiáng)度復(fù)合材料為蠶寶寶制造了高科技的“太空之家”,可以觀察到蠶寶寶如何吐絲、結(jié)繭等全過程。這個(gè)實(shí)驗(yàn)未來會(huì)向中國的中小學(xué)生演示,以激發(fā)青少年對科學(xué)和航天的熱情。
作為中國首個(gè)完全意義上的空間實(shí)驗(yàn)室,“天宮二號(hào)”承擔(dān)了各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)多達(dá)十多項(xiàng),涉及微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)的等多個(gè)領(lǐng)域,任務(wù)量空前。
五院“天宮二號(hào)”總設(shè)計(jì)師朱樅鵬說,它們中有利用太空環(huán)境下進(jìn)行的科學(xué)探索,有瞄準(zhǔn)未來航天發(fā)展進(jìn)行的新產(chǎn)品驗(yàn)證,而最多的是定位“支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)民眾生活”而開展的實(shí)驗(yàn)。
載人航天工程啟動(dòng)實(shí)施20多年來,空間技術(shù)和空間應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)一直同步進(jìn)行。“天宮二號(hào)”引發(fā)公眾高度關(guān)注,但很少有人知道,這些實(shí)驗(yàn)的成果絕不只是科普活動(dòng)的素材,更是我們?nèi)粘Ｉ钪杏|手可及、不可或缺的一部分。
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很多帶到太空的實(shí)驗(yàn)物品讓人意想不到
飛船實(shí)驗(yàn)室
人們感冒時(shí)經(jīng)常喝的板藍(lán)根,為啥早在1999年就進(jìn)入太空?什么樣的太空實(shí)驗(yàn)需要烏龜心臟細(xì)胞、大白鼠腿的脊髓神經(jīng)組織?作為中國載人航天工程的起步,神舟飛船從最初的設(shè)計(jì)到后續(xù)的改進(jìn)升級,一直都在開展豐富的空間應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn),不僅開創(chuàng)了諸多“首次”,很多實(shí)驗(yàn)物品也讓人意想不到。
1999年11月,神舟一號(hào)飛船成功發(fā)射,正式拉開了“太空誘變育種”實(shí)驗(yàn)的序幕,飛船搭載青椒、甜瓜、番茄、西瓜、豇豆、蘿卜、甘草、板藍(lán)根等作物種子和有利于心腦血管疾病藥物開發(fā)的生物活性菌株。
2001年1月,神舟二號(hào)飛船成功發(fā)射,借助五院設(shè)計(jì)研發(fā)的載人航天應(yīng)用系統(tǒng),中國首次在神舟飛船上進(jìn)行了微重力環(huán)境下空間生命科學(xué)、空間材料、空間天文和物理等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn),為生物工程基礎(chǔ)理論研究提供有力的支撐。
2002年3月,神舟三號(hào)飛船成功發(fā)射,中國首次在飛船上搭載了生物樣品,包括果蠅、靈芝、烏龜?shù)男呐K細(xì)胞、大白鼠腿的脊髓神經(jīng)組織等20種生物樣品,這對獲取、研制、生產(chǎn)高純、高效的生物制品和進(jìn)行生物藥品研制具有重要意義。
2002年12月,神舟四號(hào)飛船成功發(fā)射,首次將杜康酒曲及植物種苗紅豆杉的組胚試管苗帶上了天。在太空微重力條件下進(jìn)行的空間細(xì)胞電融合實(shí)驗(yàn)和空間生物大分子和細(xì)胞的空間分離純化實(shí)驗(yàn),為空間制藥和培育生物新品種探索新的方法。
2003年10月,神舟五號(hào)飛船成功發(fā)射,除了搭載來自臺(tái)灣的農(nóng)作物種子外,飛船還開展了空間環(huán)境監(jiān)測、空間定位等科學(xué)實(shí)驗(yàn),獲得了一大批有價(jià)值的科學(xué)數(shù)據(jù)。
2005年10月,神舟六號(hào)飛船成功發(fā)射,中國首次在太空實(shí)現(xiàn)了有人參與的空間科學(xué)試驗(yàn)和航天醫(yī)學(xué)試驗(yàn),掀開了人類在太空生存的航天醫(yī)學(xué)研究新篇章。
2008年9月,神舟七號(hào)飛船成功發(fā)射,在太空進(jìn)行了包括雜交水稻和固體潤滑材料等在內(nèi)的搭載試驗(yàn),為解決中國糧食產(chǎn)量這一“命根子”難題提供了有力支撐。
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絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都觸及當(dāng)今世界最前沿
空間實(shí)驗(yàn)室
2011年9月,中國載人航天空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的探路者——“天宮一號(hào)”成功發(fā)射。中國空間應(yīng)用科學(xué)試驗(yàn)不斷邁向更深、更廣的領(lǐng)域,并開展了國際合作,進(jìn)一步和平利用太空資源。
在“天宮一號(hào)”工作的4年多時(shí)間里,共進(jìn)行了地球環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境探測、復(fù)合膠體晶體生長三個(gè)方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn),獲得了大量寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于國土資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、油氣、礦產(chǎn)、海洋、城市熱島、大氣環(huán)境探測、材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究。
2011年11月,神舟八號(hào)飛船成功發(fā)射,在完成桂花樹、羅漢果、蘆竹等作物搭載實(shí)驗(yàn)的同時(shí),與德國合作,在空間生命科學(xué)領(lǐng)域,開展了中國載人航天工程史上的首次國際合作。
2012年6月,神舟九號(hào)飛船成功發(fā)射,有人參與下的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系日益完善,在航天員的參與下,共進(jìn)行了心血管及腦高級功能影響研究、空間骨丟失防護(hù)技術(shù)研究等15項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)空間實(shí)驗(yàn),在探索人類自身科學(xué)奧秘上邁出了一大步。
2013年6月,神舟十號(hào)飛船成功發(fā)射,在完成37項(xiàng)各類空間基礎(chǔ)學(xué)科實(shí)驗(yàn)、航天醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的同時(shí),通過在軌開展科普講座和太空郵局等活動(dòng),向普通民眾傳播了科學(xué)精神。
如今的“天宮二號(hào)”,絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都觸及當(dāng)今世界最前沿的探索領(lǐng)域。它攜帶了全球第一臺(tái)冷原子鐘,還要向地面發(fā)送不可破解的量子秘鑰,要探尋宇宙中最猛烈的爆炸——伽馬射線暴……除了這些“高大上”的科學(xué)研究外,它還專門搭載了志愿服務(wù)旗幟,以彰顯公益精神,這在全世界尚屬首次。
3
從泥土到太空,育種改變了人們的餐桌
太空試驗(yàn)田
廣袤的太空蘊(yùn)藏著巨大的資源,如微重力、強(qiáng)輻射、高溫、深冷等條件都是地球所無法具備的,這些為探索生命起源、開展基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)提供了良好的試驗(yàn)場。
對于農(nóng)作物來說,太空環(huán)境更是得天獨(dú)厚的“試驗(yàn)田”。20多年來,中國航天育種工程利用十艘神舟飛船和“天宮一號(hào)”,搭載了上千種作物種子、試管苗、生物菌種和材料,進(jìn)入太空。
這些實(shí)驗(yàn)通過生物工程的方法,獲得大量產(chǎn)生變異的新性狀品種,擁有了經(jīng)過航天搭載的農(nóng)作物共計(jì)9大類393個(gè)品系。目前,五院已育成并通過國家或省級鑒定的新品種達(dá)到近百個(gè),已大規(guī)模在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
這些成果也悄然改變了很多農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式,進(jìn)而改造著中國人的“餐桌”。比如提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,優(yōu)化農(nóng)作物抗性等方面,都有了許多實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。
正如載人航天工程辦公室主任王兆耀所說,中國載人航天工程始終高度關(guān)注空間應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn),力求通過“中國智慧”、“中國質(zhì)量”,“少花錢、多辦事、高效率”地支撐科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
3000萬年誤差1秒!
揭秘“天宮二號(hào)”上的“定時(shí)神針”空間冷原子鐘
據(jù)新華社電 成功發(fā)射的“天宮二號(hào)”搭載了多種高精尖科學(xué)裝備。其中,由中科院上海光機(jī)所研制的“定時(shí)神針”——空間冷原子鐘,有望實(shí)現(xiàn)約3000萬年誤差1秒的超高精度,這將是國際上首臺(tái)在軌運(yùn)行并開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的空間冷原子鐘,也是目前在空間運(yùn)行的最高精度原子鐘。
人類社會(huì)發(fā)展離不開對時(shí)間的精確測量。之前,在太空中運(yùn)行的原子鐘都是熱原子鐘,精度最高對應(yīng)300萬年誤差1秒。此次,由“天宮二號(hào)”搭載的空間冷原子鐘將激光冷卻技術(shù)送入太空,在空間微重力環(huán)境下,進(jìn)一步使時(shí)間精度提升10倍,意味著這臺(tái)鐘運(yùn)行3000萬年才會(huì)有1秒的誤差!
如此精準(zhǔn)的鐘到底有什么作用呢?上海光機(jī)所中科院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉亮介紹,在太空中,空間冷原子鐘可以建立超高精度時(shí)間頻率基準(zhǔn)。有了這個(gè)基準(zhǔn),就可以把天上其他原子鐘同步起來,讓全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運(yùn)行能力。
此外,冷原子技術(shù)的發(fā)展還將大幅提高許多實(shí)驗(yàn)的精度,讓原來不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。例如,開展深空導(dǎo)航定位。劉亮說,如果我們在太陽系中不受引力影響的拉格朗日點(diǎn)各放置一臺(tái)冷原子鐘,人類就可以超越近地范圍、在太陽系這個(gè)更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,開展大尺度時(shí)空研究,包括廣義相對論在大尺度情況下是否成立等。
又如,空間冷原子干涉儀可以取代空間激光干涉儀,實(shí)現(xiàn)在軌引力波探測。劉亮介紹,探測引力波有多種手段,采用激光干涉儀探測,需要三顆衛(wèi)星,空間冷原子干涉儀只需要兩顆衛(wèi)星,技術(shù)難度和成本都有所降低。
同時(shí),空間冷原子鐘還能測量引力紅移。根據(jù)廣義相對論,時(shí)間沒有統(tǒng)一的概念,在火星、月球等不同的引力場里,時(shí)間都是不一樣的。“如果天上有個(gè)原子鐘,地面也有個(gè)原子鐘,那么一比較,就知道時(shí)間相差多少,然后利用這個(gè)時(shí)間差就可以測量引力紅移。”劉亮說。在不遠(yuǎn)的將來,空間冷原子鐘的發(fā)展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。
