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掀起微重力科學實驗衛星的蓋頭

  • 發佈時間:2016-04-06 03:31:34  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  實踐十號返回式科學實驗衛星6日淩晨順利升入太空。這是繼去年12月我國發射暗物質探測衛星後又一次發射的科學衛星。其主要任務是開展空間科學實驗,研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下的物質運動規律及生命活動規律,以取得創新科技成果。

  “微重力”通俗講就是失重。實踐十號衛星工程項目首席科學家胡文瑞院士説,衛星發射到地球空間並圍繞地球作週期運動時,地球引力與衛星運動時産生的慣性離心力相平衡,來自地球的重力被抵消,從而在飛行器中産生了“微重力”環境。這种太空失重的微重力環境對科學家來説是一個寶貴的研究資源。

  胡文瑞告訴記者,實踐十號衛星的科學實驗項目是面向國內外,從200多項申請中篩選而出,最終確定開展微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、微重力生物效應、空間生物技術等6大領域的19個空間科學實驗任務。所有科學實驗均具有創新性,每一項都有很強的科學研究價值。

  實踐十號衛星科學應用系統總設計師康琦認為,實踐十號衛星主要有兩個創新點。一是其全部科學項目均為微重力科學和空間生命前沿研究課題,其中多項科學實驗在國際上是首次開展,包括哺乳動物胚胎發育研究、對顆粒團簇行為進行系統空間實驗等;二是在返回式衛星上首次引入流體回路技術,解決了返回艙的熱控問題,如空間材料實驗設備(溫度長期保持在700度附近)和生命科學實驗設備(溫度長期保持在36度左右)同處返回艙,溫控要求高的技術難題。

  實踐十號衛星採用雙艙模式,分為返回艙和留軌艙。胡文瑞介紹説,返回艙以生命科學的實驗為主,而留軌艙則以物理實驗為主。“8項流體物理和具有一定危險的燃燒實驗將在留軌艙內進行,另外11項科學實驗將在返回艙進行。”

  實踐十號衛星搭載的微重力科學和空間生命科學實驗,既著眼于科學前沿,也服務於國家重大需求。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確的物性參數,然而在地面上往往受到重力及浮力對流的影響,有些物性參數的準確測量幾乎不可能。有效建立各種模型以及模型推演,深刻認識煤燃燒機理是提高煤燃燒效率的重要途徑。

  而導線絕緣層和典型非金屬材料這兩個微重力燃燒實驗,則是針對載人航太器的防火問題而設計的。內部起火是衛星、飛船、載人航太器等面臨的最大威脅之一,此前國際上已有過慘痛教訓。由於缺乏微重力條件下完善的防火規範,我國以往主要借鑒地面或航空的防火規範。在載人航太的有氧環境下,航太器內部一旦著火,後果不堪設想。胡文瑞説:“這兩項燃燒實驗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律,並對比重力條件下的燃燒規律,為建立我國自己完整的航太防火規範服務。這將對未來我國空間站的防火問題起到重要作用。”

  此外,科研人員還將首次開展微重力條件下的造血幹細胞和神經幹細胞三維培養研究、哺乳動物早期胚胎發育研究等,為人類疾病的有效預防以及長期空間活動的生殖發育健康和繁衍等提供科學依據,通過揭示空間微重力環境對生命體生理穩態的影響規律及其機理,為未來載人航太的發展提供必要的基礎支撐。

  實踐十號衛星執行的是開放的科學實驗任務。在19項任務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散特性的研究和Soret系數的測量”就是聯合歐洲空間局和加拿大石油公司,對原油的Soret系數進行測量,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佈認識,提供對油田中原油分佈的更準確理論預測,從而降低油田開採的成本。

  康琦認為,實踐十號衛星的發射將有助於在重大基礎研究和應用研究方面取得突破性進展,促進我國在空間微重力科學和空間科學上的發展。

  (科技日報酒泉4月6日電)

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