位于中国空(kong)间站问天实验舱的部(bu)分科学实验设施示意图。图片来源：中国科学院空(kong)间应用工程与技术中心
日前(qian)，神舟十八(ba)号(hao)航天员乘组圆(yuan)满(man)完成第二次出(chu)舱活(huo)动。截至目前(qian)，神舟十八(ba)号(hao)航天员乘组的太空(kong)之旅已完成近(jin)半，后续还将在轨开展(zhan)大量科学实验与技术试验。
中国空(kong)间站部(bu)署(shu)了科学实验柜等具有国际领先水平的空(kong)间科学研究与应用设施，能够在轨支(zhi)持空(kong)间生命科学与生物技术、空(kong)间材料科学、微重力基础物理、微重力流体(ti)物理等诸多(duo)领域的研究与应用。进入应用与发展(zhan)阶段后，中国空(kong)间站已成为我国覆盖空(kong)间科学相(xiang)关(guan)学科领域最(zui)全、在轨支(zhi)撑能力最(zui)强、兼备有人参(can)与和上下行运输等独特优势的国家太空(kong)实验室，各项(xiang)应用有序展(zhan)开、成果频现。
空(kong)间站提供科研新(xin)路径
近(jin)日，中国科学院院士(shi)、西北工业大学教(jiao)授魏炳波团队在中国空(kong)间站开展(zhan)的高性能难熔合金研究取(qu)得新(xin)进展(zhan)，成功取(qu)得难熔合金熔体(ti)的关(guan)键(jian)热物理性质等多(duo)项(xiang)空(kong)间材料凝固制备科学新(xin)发现，为中国空(kong)间材料科学理论(lun)研究、新(xin)型(xing)高性能的难熔合金材料制备等奠定重要基础。
高性能难熔合金是(shi)战略性、特种稀有金属材料，熔点通(tong)常超过(guo)2000摄氏度，具有“超高温、高活(huo)性”等特征，常被(bei)用于制造高温、高速、高压等关(guan)键(jian)部(bu)件。在地面环境(jing)下，难熔合金研究受(shou)重力、容器(qi)等条件制约，而中国空(kong)间站无(wu)容器(qi)材料实验柜提供的“无(wu)容器(qi)+长时微重力”环境(jing)，为高性能难熔合金研究提供了新(xin)的路径。
2021年，无(wu)容器(qi)材料实验柜随天和核(he)心舱发射升空(kong)。无(wu)容器(qi)材料实验柜可利用静电场(chang)所提供的电场(chang)力，使(shi)材料样品在真空(kong)环境(jing)中保持稳定悬浮状态，避免与容器(qi)壁接触(chu)的影响，加热温度可达3000摄氏度，可进行金属、非金属等无(wu)容器(qi)深过(guo)冷凝固和热物理性研究。
据介(jie)绍，魏炳波团队制备的10余种数百个(ge)高性能难熔合金样品，先后在无(wu)容器(qi)材料实验柜进行了6批次在轨实验，成功完成难熔合金微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过(guo)冷、凝固、热物理性质测定等重要实验，其中，4批次难熔合金已搭乘神舟飞(fei)船(chuan)返回舱回到地面。
除了无(wu)容器(qi)材料实验柜之外，天和核(he)心舱内还有高微重力实验柜，为航天医学分析、基础物理研究等提供理想的微重力实验环境(jing)。问天实验舱部(bu)署(shu)了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存(cun)储柜、变重力科学实验柜以及舱外暴露实验装(zhuang)置等科学实验设施。梦天实验舱则配置了13个(ge)标(biao)准载荷机(ji)柜，目前(qian)已装(zhuang)载了超冷原子(zi)物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相(xiang)系统实验柜、流体(ti)物理实验柜、燃烧科学实验柜等实验“神器(qi)”，主要面向微重力科学研究。
航天员参(can)与更(geng)有成就感
今年4月，神舟十七号(hao)飞(fei)船(chuan)顺(shun)利返回地球，中国空(kong)间站第六批空(kong)间科学实验样品也随之返回。下行返回的科学实验样品涉及23个(ge)科学实验项(xiang)目，包(bao)括人成骨(gu)细(xi)胞、骨(gu)髓间充质干细(xi)胞、蛋白质晶体(ti)、生命有机(ji)分子(zi)、种子(zi)等32种生命类实验样品以及无(wu)容器(qi)材料、高温材料和舱外暴露材料等18种材料类实验样品，总重量约31.5公斤。
神舟十七号(hao)任务期间，航天员乘组在地面科研人员的精心配合下，在空(kong)间生命科学、航天医学、空(kong)间材料科学、微重力流体(ti)物理等方面，开展(zhan)了84项(xiang)空(kong)间应用在轨实（试）验，生成了200多(duo)项(xiang)实（试）验样品。
航天员唐胜杰说，在轨科学实（试）验最(zui)有成就感。作为“太空(kong)菜(cai)农”，神舟十七号(hao)航天员在“太空(kong)菜(cai)园”种植了生菜(cai)、樱桃番茄等多(duo)种蔬菜(cai)品种。在微重力环境(jing)下给蔬菜(cai)浇水，水滴会漂浮在根系的表面，不易被(bei)基质吸收，需要用特殊的装(zhuang)置进行补水。航天员还通(tong)过(guo)不断地实践摸索，逐渐掌握了在微重力环境(jing)下种植蔬菜(cai)的技巧(qiao)。不仅(jin)使(shi)小小的种子(zi)体(ti)积变小、方便(bian)夹取(qu)，也不会影响种子(zi)的萌出(chu)和发芽。
实验样品将如何进行研究？以生命类实验样品为例，科学家将对返回的生命类细(xi)胞样品进行转录组测序、蛋白组学检测等生物学分析，通(tong)过(guo)微重力环境(jing)下细(xi)胞生物学机(ji)制研究，为相(xiang)关(guan)疾病预(yu)防与干预(yu)提供新(xin)的线索；对生命类蛋白质样品进行晶体(ti)衍射分析，获得更(geng)精准的蛋白质三维结构信(xin)息，研究靶点蛋白，为相(xiang)关(guan)药物研制、疫苗开发提供技术支(zhi)撑。
坚持应用为纲效益为先
神舟十八(ba)号(hao)航乘组在轨工作期间，将利用舱内科学实验机(ji)柜和舱外载荷，在微重力基础物理、空(kong)间材料科学、空(kong)间生命科学、航天医学、航天技术等领域开展(zhan)90余项(xiang)试（实）验。
目前(qian)，神舟十八(ba)号(hao)乘组3名航天员已经开展(zhan)了大量在轨实验和试验工作。比如，乘组利用生命生态实验柜，开展(zhan)空(kong)间先进水生生保系统关(guan)键(jian)技术研究实验项(xiang)目，完成了4条斑(ban)马鱼和金鱼藻实验组件水样样品采集和鱼食盒更(geng)换等操作，发现了斑(ban)马鱼在微重力环境(jing)下表现出(chu)腹背颠倒(dao)游泳、旋转运动、转圈等定向行为异常现象。后续，科学家将利用返回的回收水样、鱼卵等样品，结合相(xiang)关(guan)视频开展(zhan)空(kong)间环境(jing)对脊椎动物生长发育与行为的影响研究，同时为空(kong)间密闭生态系统物质循(xun)环研究提供支(zhi)撑。
目前(qian)，神十八(ba)航天员完成了无(wu)容器(qi)材料实验柜实验腔(qiang)体(ti)的样品更(geng)换、轴心机(ji)构维护工作，以保障(zhang)空(kong)间科学实验的连(lian)续性、准确性和安全性，确保实验设备和实验环境(jing)状态稳定，相(xiang)关(guan)实验项(xiang)目顺(shun)利推进。此外，乘组还对梦天实验舱的燃烧科学实验柜进行了燃烧器(qi)更(geng)换、抽真空(kong)排废气等操作，并且完成了燃烧电磁阀(fa)转接线缆安装(zhuang)。2023年，燃烧科学实验柜成功实施了首次在轨点火实验，近(jin)一年来，已开展(zhan)了多(duo)项(xiang)燃烧实验，有望(wang)产出(chu)一批代表性的科研成果，对于完善(shan)燃烧基础理论(lun)、发展(zhan)先进燃烧技术具有重要意义。
利用高温科学实验柜开展(zhan)的新(xin)型(xing)材料空(kong)间生长研究项(xiang)目，中国首次在空(kong)间获得了地面难以制备的高质量晶体(ti)材料，对高性能多(duo)元半导体(ti)合金材料制备具有指(zhi)导作用；利用生物技术实验柜开展(zhan)的人骨(gu)细(xi)胞定向分化的分子(zi)靶点研究、对骨(gu)骼肌影响的生物学基础研究等项(xiang)目，取(qu)得的成果为促进骨(gu)折(she)、脊柱损伤修复等骨(gu)质疾病的防治以及对抗肌萎缩、防治代谢性疾病提供了新(xin)的解决方案……中国载人航天工程新(xin)闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强此前(qian)表示，中国空(kong)间站已在轨实施了130多(duo)个(ge)科学研究与应用项(xiang)目，在空(kong)间生命科学、航天医学、空(kong)间材料科学、微重力流体(ti)物理等方向取(qu)得重要成果。中国将继续坚持应用为纲、效益为先，充分发挥国家太空(kong)实验室平台优势，持续产出(chu)更(geng)多(duo)高水平成果。（本报记者 刘峣）
《人民日报海外版》（2024年07月18日 第09版）
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