在太空，在太空空间站都能做甚么

　　庞之浩

　　我国空间站修筑已经于往年拉开帷幕，空间定于2022年在轨修筑竣事，站都实现中国载人航天工程三步走睁开火略第三步的在太空使命目的。

　　睁开临时有人照料的空间大规模空间运用是修筑空间站的终纵目的。那末，站都位于太空的在太空空间站事实能做些甚么？明天咱们聘用天下空间探测技术首席迷信转达专家庞之浩以及读者聊一聊。

　　1 剥去重力拆穿困绕的空间别致物理天下

　　良多人都看过2013年我国女航天员王亚平在“天宫一号”目的飞翔器内做的5个物理小试验，感应很震撼、站都很怪异，在太空由于这些看似艰深的空间小试验在地面重力情景下很难做进去。在地面无奈缔造出临时的站都微重力情景，在空间站上则有患上天独厚的在太空条件，而且良多物资在微重力情景中都有与众差距的空间配合天气。

　　好比，站都在空间站里水再也不往低处流，致使可能用竹篮吊水；液体中密度差距的成份不会爆发积淀以及对于流；水以及烛炬熄灭都市呈球状，等等。

　　在空间站微重力情景下，地面重力效应所拆穿困绕的一些次级效应凸显，从而导致流体形态以及物理（化学）历程等爆发清晰变更，影响或者修正行动以及熄灭机制，也影响到相关的质料（搜罗生物质料）加工及制备历程。微重力还会对于一些根基物理的试验条件发生紧张影响，可能以更高的目的以及精度睁开试验，对于紧张的根基物理实际妨碍验证。此外，由于种种生物搜罗人类的生涯以及进化不断是在重力情景下实现的，以是微重力情景对于生物体及其各条理的影响也会颇为清晰。因此，微重力情景是睁开相关迷信钻研配合而珍贵的资源。

　　在空间站内，微重力引起的流体散漫历程成为主要因素；流体中浮力根基消逝，液体的约束力来自于概况张力，润湿天气（液体在另一种物体概况的散漫天气）以及毛细天气减轻，因此，睁开空间站的国家都自动睁开微重力物理、微重力生物学以及微重力性命迷信等规模的钻研，同时还妨碍无关破费制作以及加工工艺试验，鼎力睁开微重力运用以及试验钻研。

　　钻研空间熄灭迷信，能增长对于熄灭基源头根基理受重力影响的清晰，从而增长对于在地面上熄灭的意见，这有助于后退熄灭功能，处置传染、大气变更、全天下变暖、火灾等下场。由于人类社会主要依靠熄灭取患上能源，后退熄灭功能对于社会的影响是重大的，煤油的熄灭功能每一后退1%，全天下每一年就能节约多少亿桶煤油。

　　2 钻研生物以及航天医学的圣地

　　良多国家都在空间站上睁开了生物工程方面的试验，这是由于在地面由于重力的熏染，在卵白质溶液中，密度小的会上浮，密度大的会下沉，从而组成对于流。这种对于流在卵白质结晶历程中发生漩涡，修正了卵白质份子结晶的方位，组成晶格凌乱，无奈取患上饶富高品质以及饶富大的卵白质结晶。但在空间站微重力情景下，由于不积淀以及对于流的影响，以是可能破费出饶富大的高品质卵白质晶体，为深入钻研卵白质妄想及其功能缔造了精采的条件。

　　空间站上的航天员常把自己作为钻研工具，开展航天医学钻研，以揭示太空情景对于紧张性命天气及性命历程的熏染与影响，从而增长对于性命源头、性命天气以及本性以及性命行动根基纪律的意见，为睁开地基生物技术提供实际凭证，并为改善人临时在太空生涯品质提供凭证。

　　俄罗斯医学生物下场钻研所副短处波利亚科夫博士在“清静号”空间站上缔造了不断勾留438天的天下记实，目的便是要钻研临时在太空生涯以及使命对于人的心理以及神思有哪些影响，以便为尔后载人登火星做豫备。美国还用一对于双胞胎兄弟分说在国内空间站上以及地面妨碍了为期一年的比力试验，以钻研他们的差距。

　　我国曾经在太空用生物哺育箱，妨碍了植物、植物、水生生物、微生物、细胞以及细胞机关等空间情景生物学效应试验，从差距条理上钻研了差距种别生物体以及多元生物封锁零星的空间情景效应，并提供了空间性命历程调控的新技术、新思绪，取患上以及选取了别致的生物质料；经由小型空间不断逍遥电泳仪，睁开了细胞以及生物大份子空间分说纯化措施以及技术钻研，运用空间分说纯化试验审核了无关措施以及技术，为空间生物样品分说纯化以及空间制药奠基了根基。

　　我国首位女航天员刘洋在“天宫一号”上实现为了15项航天医学试验，其中最主要的有5项：钻研飞翔对于血汗管的影响、微重力时细胞的调节熏染、空间骨损失的防护、收集并合成舱内有害气体、在轨丈量人体品质。其目的是要首先保障航天员在太空的瘦弱，为后续载人航天使命防护措施的拟订提供实际凭证。

　　3 睁开不雅地、望天以及技术试验

　　航天员退出对于地审核后，能后退遥感装置的运用率，快捷而精确地对于新发现的目的以及新情景妨碍合成以及分说，从而拍摄了大批有价钱的质料。好比，美国“天空试验室”上的3批航天员在171天的飞翔历程中，共拍摄了4万多张地面照片，记实审核地球数据的磁带长达69公里。苏联“礼炮7号”空间站上的航天员，天天用60%的光阴处置对于地球的钻研，群集了大批地球做作资源、地质地貌、大气层情景、耕地季节变更、天下陆地变更以及水生物情景等信息。

　　经由航天员在飞翔历程中所拍摄的照片，苏联重新精确而详细地绘制了外国的舆图。在贝加尔湖-阿穆尔新铁路的勘探选线工程中，苏联运用空间站航天员经由多光谱相机拍摄的地面照片，清晰了该地段的妄想断层以及果真水集聚点，为铁路部份节约了700万卢布投资。

　　用空间站妨碍地舆审核，可能不受大气层的影响，航天员锐敏操作地舆望远镜，抉择审核重点，扩展审核规模，并具备边审核边合成的能耐。

　　美国“天空试验室”空间站在载人飞翔时期，航天员用58种仪器妨碍了地舆、地舆以及医学等270多项迷信钻研，用太阳望远镜审核太阳，拍摄了18万张太阳行动的照片；用6种遥感仪器对于地球妨碍审核，勘探地球资源，侦探军事目的，并拍摄了4万多张地面照片；用7种仪器钻研了太阳系以及河汉系的情景，录制了30多公里长的录像磁带。

　　空间站的一项紧张用途便是妨碍技术试验，为未来的载人航天以及其余航天行动做豫备。航天员已经在“国内空间站”上睁开重返月球以及载人登火的技术试验。

　　我国在发射“神舟七号”飞船时，曾经在舱外部署了良多种固体滑腻质料以及太阳电池基底薄膜质料妨碍吐露试验。试验竣预先，由航天员翟志刚出舱接管试验样品，并随返回舱带回地面妨碍了钻研。

　　4 微重力“空间工场”远景美不雅

　　由于在空间站微重力情景中的液体能逍遥悬浮，因此适宜妨碍太空质料加工钻研，揭示被引力所拆穿困绕的种种着实天气以及质料物理天气的本性，谋求消除了地面制备资料中缺陷的措施，提洼地面制备质料的品质。外洋空间站现已经破费了大批高品质的质料以及作为基准的具备特殊功能的质料。

　　在空间站内的混合物可能平均地混合，由此能制成地面上不能患上到的特种合金；也能制成一种新的泡沫金属。其基源头根基理是在液态金属中通以气体，失重情景可能负气泡不“上浮”，也不“下沉”，平均地扩散在液态金属中，凝聚后就成为泡沫金属，这样就能制成轻患上像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼又轻又坚贞。微重力情景可能使凝聚了的金属的液滴形态呈相对于球形，冷却后可能成为事实的滚珠，颇为耐磨损，而在受重力影响的地面上很难制作出相对于球形的滚珠，因此不耐磨。

　　在地面上不能制成很长的玻璃纤维，这是由于没等到液态的玻璃丝凝聚，就会由于重力的熏染被拉成小段，但在太空能制作出多少百米长的玻璃纤维。在太空还可妨碍无容器的“悬浮冶炼”，消除了容器对于质料的传染，防止容器自己由于高温而影响金属冶炼的纯度，取患上纯度极高的产物，等等。在太空破费的半导体晶体与在地面破费的比照，不缺陷、总体更大、纯度更高、愈加平均，有望取患上电子技术的严正突破。

　　在空间站上制药，可取无暇中难以抵达的高纯度以及高功能，并可运用太空钻研取患上对于机理的意见，用以教育地面药物制备。当初，药物提纯普遍运用电泳法。但在地面由于受重力的影响，会泛起一些严正拦阻电泳个别妨碍的天气，使良多已经钻研出的药物因达不到所需的纯度或者老本过高而无奈奉背运用。而太空电泳试验表明，其分说功能比地面高400-800倍。太空制作1个月的产量，约莫即是地面制作30-60年的产量，产物纯度比地面的高4-5倍，从而使药物老本大幅度着落。

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　　“天宫”空间运用条件很好

　　我国“天宫”空间站运行于倾角41-42°、轨道高度340公里至450公里的近圆低地球轨道，约90分钟绕地球一圈，接管类似三轴晃动对于地指向。其轨道残缺脱离了地球大气，处于地球电离层F2层，适于睁开巡天类空间地舆审核以及特定空间物理钻研；对于地球审核而言，空间站轨道拆穿困绕南北纬42°之内、地球生齿栖身90%的地域，与艰深地球遥感卫星接管的太阳同步轨道比照，空间站轨道的交点中间时在不断变更，可实现对于统一地域可变光照条件下的审核；由于轨道高度较低，相反对于地审核仪器的空间分说率较高。

　　“天宫”可提供持久的微重力情景，微重力水平为10-3至10-4g（重力减速率单元），因此能为航天员在空间站睁开空间运用提供很好的条件。如今，“神舟十二号”乘组已经进入空间站“天以及”中间舱，他们在那边勾留3个月。尔后的每一个乘组都将勾留6个月。他们均具备实施空间试验及其余使命的能耐，搜罗对于实用载荷妨碍在轨操作、形态把守、样品替换、接管处置等，以及按要求实现实用载荷名目的在轨建树以及扩展。航天员乘组还具备舱内外载荷培修与替换能耐。

　　中国载人航天工程运用空间站反对于能耐、微重力以及辐射情景、航天员较长在轨驻留、乾坤往返等有利条件，共妄想布置了11个空间迷信与运用钻研倾向。在“天宫”空间站的三个舱段内可布设25台迷信试验柜，每一个迷信试验柜至关于一个综合性的钻研试验室，可能反对于睁开单学科或者多学科交织的空间迷信试验。在舱外布设了67个尺度吐露载荷接口。

　　据悉，“天以及”中间舱内现已经搭载了高微重力试验柜以及无容器试验柜。在地面上用容器冶炼时，容器承载熔体味引入杂质，在熔体凝聚历程中会受器壁影响妨碍出重大的宏不雅机关形态。无容器冶炼的意思便是不用容器承载，使物体在悬空的形态下实现熔炼的历程。无容器试验柜担当的便是这样的试验使命。

　　基于上述，我国“天宫”空间站有望取患上有严正迷信价钱的钻研下场以及有严正策略意思的运用下场，并将用于科普教育以及国内相助等。