中國載人航天工程空間應用與發展:成果豐碩 未來可期
去年年底,中國空間站全面建成,載人航天工程進入應用與發展階段,全面實現了工程“三步走”發展戰略目標。作為國家重大科技專項工程,中國載人航天一直備受社會各界的關注。
8月18日,中國載人航天工程空間應用與發展情況介紹會在北京召開。會上,中國載人航天工程新聞發言人、辦公室副主任林西強介紹了工程應用成果的總體情況,來自中國航天員科研訓練中心、中國科學院、航天科技集團五院的專家也分別介紹了相關領域的情況。
邊建邊用,中國空間站收獲階段性應用成果
在空間站規劃和建造期,中國載人航天研制部署了一批國際領先的空間科學研究與應用設施,持續開展大規模的科學研究與應用項目。林西強介紹,目前國家太空實驗室已正式運行,空間應用成果頻現,並建立了獨具中國特色的近地空間科學與應用體系——
建成了功能完善、性能國際先進的國家太空實驗室研究平台,學科覆蓋全面。中國空間站艙內25個科學實驗機櫃與一系列艙外設施接口,能夠支持空間生命科學與生物技術、空間天文與天體物理等諸多學科方向的研究與應用﹔空間站平台為應用載荷提供強大的機、電、熱、信息、排氣以及機械臂等基礎支持條件﹔優化提升了貨船、人船天地往返運輸能力。
瞄准前沿戰略系統謀劃,構建空間站應用專家體系。建立了由空間站空間科學與應用專家委員會、各領域專家組和科學討論組組成的層次化專家組織架構,抓住空間科技發展新方向,形成高水平項目群。
面向應用項目全壽命周期管理,優化應用項目征集、遴選、培育、立項和擇優機制。拓寬應用范圍和項目來源渠道,持續開展高水平科學研究與應用。
形成了完善的載荷研制能力和入站准入機制。建立載荷研制保障、總裝集成、軟件評測等研制支持條件,形成載荷分級分類研制流程﹔形成了應用載荷規范化入站准入機制,通過對載荷各類接口和在軌飛行流程全面測試,協同完成應用載荷入站確認,為在軌科學實驗順利實施提供堅實基礎。
形成了強大的在軌實驗支持能力。充分發揮在軌航天員特別是載荷專家的作用,開展載荷艙內組裝與更換、升級與維護等﹔地面建成了網絡化、分布式的載荷運行管理體系,統籌實施在軌科學實驗、健康監視、數據處理與發布。
值得關注的是,目前空間站已安排在軌實施了110個空間科學研究與應用項目,涉及空間生命科學與人體研究、微重力物理和空間新技術領域,部分項目已取得階段性應用成果——
在空間生命科學領域,實現了水稻“從種子到種子”的全壽命周期培養,在功能基因調控方面的發現有望促進地面新品種水稻株系培育和高產增收。
在人體研究領域(航天醫學實驗領域),開展了長期航天飛行條件下失重、輻射等復合因素對航天員健康、行為與能力的影響等原創性機理探索和應用基礎研究。據中國航天員科研訓練中心研究員、航天員系統副總設計師李瑩輝介紹,在人體心血管、骨骼等方面目前已獲得了航天醫學新發現,還發展了航天員健康維護新方法新技術。
在空間材料科學領域,首次獲得殼/核結構組織相分離合金材料,有望為航空航天、核電等行業有關相分離合金材料研發提供理論和技術支撐。
在空間新技術領域,空間高效自由活塞斯特林熱電轉換試驗相關效率指標達到國際先進水平,為未來載人月球探測與深空探測任務積累了技術基礎。
此外,面向社會公開征集的天舟系列貨運飛船搭載項目已有11項通過天舟三號至天舟六號進行了搭載試(實)驗,在軌試驗取得預期效果。其中,空間站雙光子顯微鏡項目開展在軌實驗並取得成功,這是首次在航天飛行過程中獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像,為未來開展航天員在軌健康監測提供了全新工具。
為用而建,中國載人航天三十年應用成果豐碩
中國載人航天工程自1992年立項實施以來,著眼於充分發揮應用效益的目標,提出“造船為建站,建站為應用”的理念。林西強表示,在這一時期,不僅順利實現以千年飛天夢想為代表的一系列工程任務目標,更取得大量具有國際先進水平的應用成果。
一是有力推動航天科技創新,引領帶動我國空間科學與應用高質量發展。載人飛船階段任務,安排我國當時規模最大、領域方向最廣的空間科學與應用計劃,多項科學實驗與技術試驗均為國內首次開展,對我國空間生命、材料等基礎研究起到開創奠基作用,快速提升了我國對地觀測技術水平﹔空間實驗室階段任務,進一步拓展了空間科學與應用領域,實施了70余項科學實驗與技術試驗﹔空間站階段任務,立足建設國家太空實驗室,研制了我國覆蓋空間科學與應用領域最全、具有國際一流水平的艙外實(試)驗設施。
據航天科技集團五院航天技術試驗領域研制人員郭佩介紹,航天基礎試驗機櫃為各類載荷在軌試驗提供機、電、熱等標准化接口,支持各類試驗項目的在軌滾動實施,為航天新技術的創新發展提供了強大的驗証平台。
二是服務國計民生,空間應用成果轉移轉化成效顯著。工程4000余項成果廣泛應用於國家各行各業。空間生命科學研究成果直接應用於生物材料、藥物、醫療和農業技術﹔微重力流體、燃燒和材料科學等方面的研究成果為解決國家材料短板問題、改進相關產品生產加工工藝等作出了貢獻。利用飛行任務開展的航天育種搭載實驗3000余項,育成主糧審定品種240多個,蔬菜水果、林草花卉新品種400多個,創造直接經濟效益逾3600億元,年增產糧食約26億公斤。
三是積極推動航天科學普及,激發全民航天熱情。遴選搭載港澳實驗項目、太空授課、“開學第一課”、京港澳天宮對話、中西部青少年與載人航天面對面、天宮畫展,以及建立中國空間站科創體驗基地等一系列科普教育活動,激發了公眾特別是青少年崇尚科學、探索未知、敢於創新的熱情。
四是務實開展空間應用領域國際合作與交流,助力構建人類外空命運共同體。截至目前,中國載人航天已與聯合國外空司、歐空局以及俄羅斯、法國、德國、意大利、巴基斯坦等國航天機構簽署了合作框架協議,其中一些具體的合作項目已經順利實施,取得了豐碩成果﹔中國與聯合國外空司合作的首批國際合作項目載荷將很快在空間站開展實驗,與歐空局聯合實施的10個空間應用項目也在有序推進。
以用為本,國家太空實驗室應用未來可期
在會上,林西強介紹,進入應用與發展階段,中國空間站將長期高效運行體系完善、水平領先的國家太空實驗室,持續開展空間科學研究與應用——
在基礎研究方面。瞄准宇宙起源演化、物質本質規律、人類太空長期生存等重大前沿問題,取得國際公認的重大發現和科學突破,為提升人類對宇宙的認知貢獻中國力量。已布局的世界領先超冷原子物理實驗平台調試進展順利,有望制備地面無法實現的、接近絕對零度(100pK量級)的超低溫量子氣體,獲得物質玻色愛因斯坦凝聚態(BEC),在超低溫量子物態、量子相變等方面預期取得新的重大發現。
據載人航天工程空間應用系統副總指揮、中國科學院空間應用工程與技術中心副主任王強透露,當前正在研制的巡天空間望遠鏡具有高空間分辨率,入軌后將開展17500平方度的大面積天區深場巡天觀測,以及不同類型天體的精細觀測,預期在宇宙學、暗物質與暗能量、星系與活動星系核、銀河系與緊鄰星系、恆星形成與演化、系外行星等問題上取得豐碩的開創性科學成果。
在技術創新方面。聚焦國家戰略需求,突破和掌握醫藥、材料、能源、信息等領域相關核心關鍵技術,服務國家相關行業高質量發展,為促進經濟社會發展提供有力支撐。如通過空間干細胞與增殖分化、器官芯片與類器官等方面研究,可為面向大眾健康的再生醫學、精准醫療、新藥開發等提供新方法和新手段。
在實驗室能力提升方面。按照工程任務規劃,未來空間站將結合國際空間科學發展態勢與國家戰略需求變化,動態調整空間站維護升級策略,結合空間站艙段擴展,研制並上行新型科學儀器與試驗載荷,持續提升太空實驗室規模與水平。例如,在空間生命科學與人體研究領域,擬布局哺乳動物培育、腦科學研究等儀器設備開展基礎研究。(記者 章文)
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