【经济日报】深度报道：人类空间环境利用的一大步

原载于《经济日报》 2015-08-06 15版 记者：佘惠敏 王丹

　　“实践十号卫星是开展微重力科学和空间生命科学研究的高效、短期、综合空间实验平台，它将揭示微重力条件和空间辐射条件下的物质运动及生命活动规律。”实践十号卫星工程项目首席科学家胡文瑞院士介绍道。日前，实践十号返回式科学卫星现已完成有效载荷正样研制及环境试验，交付卫星总体，明年上半年将在酒泉卫星发射中心升空。

　　“科学上的‘微重力’，通俗来说就是‘失重’。在太空环境下，有效重力只有地球的百万分之一。在这种极端环境下，物质的运动规律、物理化学性质、生命过程等都会发生变化。”国家微重力实验室主任、实践十号卫星科学应用系统主任设计师王育人告诉《经济日报》记者。

　　地球上物质的运动都要受到重力的影响，比如浮力、对流等现象都是在重力作用下产生的。而在微重力环境中，有效重力接近于零，之前在地面上被重力效应掩盖的作用因素就开始表现出来。那些在地球上我们习以为常的物理规律、现象，在微重力环境中需重新验证、探索。

　　为此，科学家们尝试在地球上模拟微重力环境，以开展相关研究。

　　“在地面上，科学家们可以通过几十米到几百米高的落塔或落井来模拟微重力环境，但是时间很短，只有几秒。中科院力学研究所的这座落塔可以获得3.6秒的微重力时间。但是落塔只能做耗时短的微重力燃烧实验、流体实验和部分的材料实验。生物实验需要的时间较长，一般无法通过落塔实验进行。”王育人站在中科院力学研究所高116米的落塔前介绍道。

　　“抛物线飞机、探空火箭的微重力时间可达几十秒到几十分钟不等；如果需要数小时甚至几天或几周的实验时间，就得用科学实验卫星；如果想成年累月地观察、实验，就必须要在空间站中进行。”王育人说。

　　据胡文瑞院士介绍，此次的实践十号返回式科学实验卫星是专门用于开展微重力科学和空间生命科学研究的返回式科学卫星。它将进行微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学等6个领域的19项空间科学实验。

　　以“微重力下煤燃烧及其污染物生成特性研究”为例，煤炭是我国能源的主力，其燃烧带来的污染较大。在地球上，受浮力、热对流等因素影响，煤燃烧的系数无法准确测得。而在微重力环境下进行煤燃烧实验，则避免这些效应干扰，有望获得更精准的数据。这对完善煤燃烧理论和模型，帮助人类更好利用煤炭资源有重要意义。

　　据悉，研究人员准备选择2至3种我国典型煤种，观察不同浓度煤粉及单个球形煤颗粒在微重力环境下燃烧全过程，记录在2至3种实验环境温度和气体组分情况下的单颗球形煤粒火焰形状、颗粒表面变化、挥发和释放现象及其变化规律等。

　　而在此次的空间生命科学实验中，“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育”的研究将让人类首次直观了解哺乳动物生命早期发育情况，揭示空间环境条件下动物早期生命活动规律。

　　“我们将以小鼠细胞胚胎为研究对象，对其进行培养并显微实时跟踪观察，看它在微重力环境中能否从4个细胞继续分裂到8个、16个……观察在微重力情况下，哺乳动物细胞胚胎能否和在地球上一样正常发育。”中科院动物所研究员赵勇介绍道。

　　“随着人类发展，空间活动会愈来愈频繁。微重力科研成果对人类走向太空有重要意义，它不仅能为航天工程后续发展提供支撑，同时也对解决地球上现实的热点问题有所帮助。”实践十号卫星科学应用系统总指挥、中科院力学所副所长黄晨光说。