4月6日凌晨1時38分，伴隨著夜色中點火的光亮，在震耳的轟鳴聲中，我國第25顆返回式衛(wèi)星，也是我國首顆返回式微重力科學(xué)試驗衛(wèi)星——實踐十號，由長征二號丁運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準時發(fā)射升空，它將利用太空中微重力等特殊環(huán)境完成19項科學(xué)實驗，涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、微重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)六大領(lǐng)域。
實踐十號總設(shè)計壽命15天，將利用我國成熟的返回式衛(wèi)星技術(shù)按預(yù)定程序返回地球。
與此同時，中國空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃研究團隊近日完成了《2016－2030空間科學(xué)規(guī)劃研究報告》，提出至2030年，中國空間科學(xué)要在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、太陽系的形成和演化等熱點科學(xué)領(lǐng)域取得重大科學(xué)突破。
專家揭秘
超級實驗室到底有多牛？
實踐十號衛(wèi)星搭載著19項創(chuàng)新性的科學(xué)實驗，相當于把一個綜合性的實驗室搬到了太空。這個實驗室有多牛？
使命 觀地球上看不到的現(xiàn)象
對科學(xué)家來說，宇宙空間是一個很好的實驗室。地球上的物理現(xiàn)象，都受到地球重力的制約，比如浮力、沉降等。在微重力，也就是通常說的“失重”環(huán)境下，能觀察到很多地球上不可能觀測到的獨特現(xiàn)象。
“極端物理條件下，物質(zhì)的運動規(guī)律、物理化學(xué)過程、生命過程等都可能會發(fā)生變化，這就意味著重大科學(xué)突破的可能?！睂嵺`十號衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院院士胡文瑞說。
“地球重力場是蓋在物質(zhì)運動規(guī)律和生命活動規(guī)律上的面紗，不揭開就無法看到很多問題的本質(zhì)?！敝锌圃簢铱臻g科學(xué)中心主任吳季說，“實踐十號衛(wèi)星是一個高效、短期、綜合空間實驗平臺，它的使命就是揭開被重力所掩蓋的科學(xué)秘密，力爭獲得重大科學(xué)突破。”
優(yōu)勢 有比空間站更好的環(huán)境
我國將在2020年前后開始空間站的建設(shè)，為什么還要發(fā)射科學(xué)衛(wèi)星呢？胡文瑞解釋說，空間站有實驗時間長、可以有人參與等優(yōu)勢，但殘余重力、機械動力和人的活動干擾可能給實驗結(jié)果帶來影響。實踐十號衛(wèi)星是專門為微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)而設(shè)計的衛(wèi)星，將為實驗提供更好的微重力環(huán)境和其他條件。
一是衛(wèi)星的微重力水平可更高，是地球表面重力的10－6g，而空間站上僅為地球重力的10－3g；二是它的機動性高，比如這次要進行的胚胎實驗可以在發(fā)射前8小時才裝到衛(wèi)星上，縮短在地面停留的時間，如果搭載在載人飛船上就做不到這一點；三是科學(xué)衛(wèi)星風(fēng)險小，且造價大大低于建設(shè)一個空間站。
突破 絕不會重復(fù)別人的實驗
胡文瑞介紹，實踐十號搭載的19個實驗項目是從200多項申請中脫穎而出的，按照創(chuàng)新性、可行性、必要性等科學(xué)標準，經(jīng)過嚴格遴選、反復(fù)論證，涵蓋微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、微重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)6大領(lǐng)域。
“我們絕不會重復(fù)別人的實驗?！焙娜鹫f，“所有實驗任務(wù)都是全新探索，每一項科學(xué)實驗均具有創(chuàng)新性，有很高的科學(xué)研究價值，有望獲取具有國際先進水平的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大科技成果?！?/p>
全新設(shè)計
為安全返回安裝“秘密武器”
“我們已經(jīng)有十年沒有將返回式衛(wèi)星送上過太空了?！闭f起這次研制工作，航天科技集團五院實踐十號衛(wèi)星工程總設(shè)計師唐伯昶難掩心中的激動。
2006年實踐八號發(fā)射成功后，實踐十號是我國返回式衛(wèi)星沉寂十年后的再次“回歸”。與返回式衛(wèi)星家族的“老前輩”相比，它又有怎樣的新變化呢？
首先，總裝與環(huán)境試驗是衛(wèi)星研制生產(chǎn)的最后一關(guān)，也是檢驗衛(wèi)星“鋼筋鐵骨”能否經(jīng)受得住高低溫、高強度震動等惡劣空間環(huán)境的大熔爐。據(jù)介紹，不同于以往“真火慢燉”式的試驗方法，五院在實踐十號衛(wèi)星研制過程中，通過紅外籠虛擬仿真系統(tǒng)、試驗工裝數(shù)字化等新技術(shù)手段，進一步提高了試驗精準度，有效避免了多次試驗和試驗條件過于苛刻對產(chǎn)品造成傷害的隱患。
其次，控制和推進系統(tǒng)是實踐十號的核心。新產(chǎn)品不僅在性能和可靠性上大幅提高，而且通過一體化、高集成度設(shè)計方式，體積和重量大幅下降，為實踐十號留出了更為充裕的搭載空間。
第三，返回的安全和可靠是決定衛(wèi)星搭載實驗任務(wù)圓滿成功的關(guān)鍵一步。為了確保衛(wèi)星在回收階段落得既好又穩(wěn)，五院在實踐十號上安裝了脈沖雷達應(yīng)答機這一“秘密武器”。這個產(chǎn)品能打破航天器返回過程中常見的“黑障”限制，實現(xiàn)全程實時監(jiān)控，極大提高了地面對衛(wèi)星返回艙的測量精度。
另外，實踐十號的回收艙將搭載11個實驗載荷返回，但轉(zhuǎn)入返回軌道時，由于速度快，艙體的頭部會與大氣層進行劇烈摩擦，產(chǎn)生高達幾千度的熱量，如何控制溫度？據(jù)實踐十號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師趙會光介紹，此次對回收艙熱控系統(tǒng)進行了更改，能夠控制熱溫。且技術(shù)人員已為艙體制備了防摩擦和耐熱的特殊材料，既能阻擋熱量進入返回艙內(nèi)，又能把大量的熱量迅速帶走。
任務(wù)速覽
19個實驗艙要做哪些新奇實驗？
在15天的時間中，實踐十號這位科學(xué)“實踐者”將在太空試驗場里辦哪些“大事”？
人類能否到太空繁衍后代？
隨著人類走向太空，未來，哺乳動物能在太空正常繁衍嗎？為了回答這個疑惑，實踐十號把小鼠早期胚胎帶上了太空。
日本研究人員幾年前曾稱，在太空微重力等環(huán)境下，哺乳動物正常的胚胎發(fā)育可能會受到阻礙，因此哺乳動物要在太空繁衍難度較大。
這一次，中國將利用返回式科學(xué)試驗衛(wèi)星，以小鼠早期胚胎為研究對象，通過研究太空環(huán)境對哺乳動物早期胚胎生長發(fā)育的影響，揭示空間環(huán)境條件下動物早期生命活動規(guī)律，為未來長期太空飛行中保障人類生殖發(fā)育健康提供科學(xué)依據(jù)。
航天器在太空著火怎么辦？
載人空間飛行過程中，存在多種威脅航天器和航天員安全的潛在風(fēng)險，其中航天器艙內(nèi)火災(zāi)事故是最嚴重的一種，俄羅斯的和平號空間站、美國的阿波羅號飛船都有過慘痛教訓(xùn)。
實踐十號科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師康琦介紹，目前我國航天防火還不規(guī)范，主要是借鑒航空和地面的防火標準?，F(xiàn)在我國航天器因為在軌時間短，這個問題還不突出，如果將來建空間站，沒有這方面的研究和標準，后果不堪設(shè)想。這次“實踐者”要做的另一件“大事”，就是為今后載人空間飛行探索更安全的防火規(guī)范和材料選用、使用規(guī)范。
太空中輻射問題怎么解決？
《火星救援》被喻為一部太空生存指南，但細心的觀眾會發(fā)現(xiàn)，里面對輻射的描述相對較少。并不是太空輻射問題已經(jīng)破解，而是由于至今還沒有完備的手段能夠解決太空輻射的風(fēng)險。
太空環(huán)境中，既有太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射時產(chǎn)生的太陽高能粒子，也有長期存在的能量高、穿透性強的銀河宇宙射線，即使是數(shù)十厘米厚的鋁板也難以防護。
目前各國開展空間輻射生物學(xué)研究，主要是進行風(fēng)險評估和尋找對策。這次實踐十號搭載了3個生物輻射盒，攜帶了水稻種子、擬南芥種子和線蟲等樣品，研究空間輻射引起生物基因組變化和空間輻射損傷的分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，建立輻射風(fēng)險評估體系，為我國空間站輻射評估和防護提供基礎(chǔ)。
微重力下煤能否“冷焰燃燒”？
美國空間站十大成果之一，就是通過棉花團點燃觀察到“冷焰燃燒”，而這一低溫狀態(tài)下的燃燒是地面無法看到的。胡文瑞院士介紹，此次“煤燃燒及其污染物生成實驗”也期待看到微重力條件下煤的“冷焰燃燒”實驗效果。
康琦說，煤炭是我國能源的主力，其燃燒帶來的污染較大。在地球上，受浮力、熱對流等因素影響，煤燃燒的系數(shù)無法準確測得。而在微重力環(huán)境下進行煤燃燒實驗，則可以避免這些干擾，有望獲得一些地面無法得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這對完善煤燃燒理論和模型，幫助人類更好利用煤炭資源有重要意義。
新聞鏈接
中國空間科學(xué)“四先鋒”
6日，我國實踐十號返回式科學(xué)實驗衛(wèi)星成功發(fā)射。實踐十號是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“四先鋒”中的“老二”。那么，它的“兄弟”們都有何專長呢？
■暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星
2015年12月17日，我國成功發(fā)射暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”。它有望在暗物質(zhì)粒子探測和宇宙線物理這兩大科學(xué)難題上取得突破。截至今年3月17日，“悟空”已完成了2／3天區(qū)的掃描，共探測到4.6億個高能粒子。數(shù)據(jù)分析正在緊張進行中，預(yù)計今年底將公布首批科學(xué)成果。
■實踐十號返回式科學(xué)試驗衛(wèi)星
2016年4月6日，我國將首顆微重力科學(xué)試驗衛(wèi)星——實踐十號發(fā)射升空。它的主要科學(xué)目標是：開展空間科學(xué)實驗，研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下的物質(zhì)運動及生命活動規(guī)律，取得創(chuàng)新科技成果。
■量子科學(xué)實驗衛(wèi)星
我國有望于今年下半年發(fā)射量子衛(wèi)星，它將進行星地高速量子密鑰分發(fā)實驗，并在此基礎(chǔ)上進行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；在空間尺度進行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，開展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗的實驗研究。
■硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星
硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星也有望于今年下半年發(fā)射，它將實現(xiàn)寬波段X射線巡天，發(fā)現(xiàn)被塵埃遮擋的超大質(zhì)量黑洞和未知類型天體；通過觀測黑洞、中子星、活動星系等高能天體，研究致密天體和黑洞強引力中物質(zhì)的動力學(xué)和高能輻射過程；探索利用X射線脈沖星實現(xiàn)航天器自主導(dǎo)航的技術(shù)和原理。
