点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:看这座国家太空实验室有多不一般
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

看这座国家太空实验室有多不一般

来源:光明网-《光明日报》2025-01-09 03:20

  光明日报记者 章文

  人类,终将走出地球母亲的怀抱,投向无垠太空。

  在中国空间站全面建成两周年之际,中国载人航天工程办公室日前首次发布《中国空间站科学研究与应用进展报告》(2024年)(以下简称《报告》),对两年来中国空间站的科学研究与应用进展进行了系统性总结,集中回应社会各界对中国空间站建设发展的关切期待。其中,在中国空间站开展的系列科技项目尤其引人瞩目。本期,让我们走进中国空间站这座国家太空实验室,看看那些在太空开展的科学研究和应用,究竟有何不一般?

看这座国家太空实验室有多不一般

  不可多得的太空实验室

  中国空间站由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱组成,是我国独立自主设计的“太空之家”。这三个舱段均有独立的电源、控制、推进和测控系统。中国航天科技集团有限公司第五研究院空间站系统总设计师杨宏院士介绍,通过交会对接和在轨平面转位完成组装建造,中国空间站与载人飞船、货运飞船等共同构成百吨级载人空间站,利用信息网络技术融合使用各航天器功能与资源。

  这三个舱段各有何妙用?杨宏介绍,天和核心舱负责空间站的统一管理和控制;问天实验舱开展空间科学实(试)验,同时具有能源管理、信息管理、控制系统和载人环境等关键功能备份;梦天实验舱主要开展空间科学实(试)验。

看这座国家太空实验室有多不一般

  中国空间站的建成,标志着我国独立掌握了近地轨道大型航天器在轨组装建造技术,具备了开展空间长期有人参与科学技术实(试)验的能力。目前,在中国空间站开展的首批空间科学、应用实验与技术试验项目进展顺利、成果丰硕,具有一定的前沿性和创新性。

  《报告》显示,目前,中国共规划了空间生命与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术与应用四大研究领域、32个研究主题。截至2024年12月1日,已在轨实施181项科学与应用项目,上行近2吨科学物资,下行实验样品近百种,获取科学数据超过300TB。这些成果全面展示了我国在空间科技领域的能力水平和创新精神,同时也为后续空间科学研究取得突破性科学机理认知、加速成果转化和取得广阔应用效益总结了有益经验。

  凭借长期微重力、宇宙辐射等独特环境条件,以及航天员亲身参与、天地往返运输等突出优势,中国空间站已然成为一座弥足珍贵的国家太空实验室。

  多个国内外“首次”造福大众

  此次发布的《报告》从目前已下行样品、取得研究数据、完成在轨实验、获得突出进展的科学与应用项目中,择优遴选了34项代表性科学研究与应用成果予以介绍。可以看到,这些代表性成果,实现多个国内外“首次”。

  在空间生命科学与人体研究领域,中国科研团队完成了水稻“从种子到种子”的全生命周期空间培育,在国际上首次获得空间发育的水稻和再生稻新的种质资源,并在样品返回地面后实现了大田种植,证明在空间站发育的水稻种子具有活力和繁殖能力。

  在斑马鱼实验中,科研团队研制的空间水生生态系统在空间站稳定运行43天,实现了中国在太空培养脊椎动物的突破,获得了国际上空间水生生态系统在轨运行的最长纪录。科学家还通过天地对比发现,斑马鱼在轨出现背腹面颠倒游泳、旋转运动、转圈等空间运动行为异常现象。为后续利用斑马鱼作为动物模型进行航天员空间健康研究建立了实验平台,为未来构建空间生态系统提供了良好的生物元件。

  令人欣喜的是,利用生物技术实验柜开展的空间微重力下的人胚胎干细胞的早期造血分化实验,首次在轨实现人多能干细胞分化出造血干细胞/前体细胞,揭示微重力通过影响整合素信号来促进早期造血分化的分子机制,为解决地面人多能干细胞造血分化效率低的问题提供了新思路。

  由于在太空微重力环境下,航天员可能会面临骨丢失及肌肉萎缩的问题,科研人员针对长期失重导致骨丢失难题,在国际上首次分析了长期飞行航天员骨代谢影响糖脂代谢的规律及机制,自主研发出了骨丢失对抗仪等设施,通过短时、高频、低幅的直接力刺激作用于下肢胫骨,有效促进成骨细胞活性,抑制骨丢失,这些科研成果不仅服务于航天员在轨健康保障,也将应用于大众健康。

  中国科研团队还将人工血管芯片送入太空,这是中国首个“太空器官芯片”研究项目,亦是国际上首次开展太空人体血管研究的器官芯片项目,为科学有效对抗航天员器官损伤和防护方法提供了理论和实验依据。该项目的成功开展表明我国已具备在轨开展器官芯片相关项目实验研究的能力,将空间生物医学实验从2D细胞提升到3D组织器官实验。

  此外,空间站双光子显微镜(基于双光子效应的原理而成像的显微镜)在国际上首次实现在轨正常运行,突破了小型化、微重力适用性、抗振动冲击等多项技术,获取了航天员不同部位皮肤的高精度三维影像数据,在细胞和分子水平上在轨实时无创检测了机体应激反应信息,为航天员在轨健康监测提供了新的基于双光子显微成像技术的方案。如今,这项技术已经完成产业转化。

  与此同时,中国科研团队利用燃烧科学实验柜开展了微重力部分预混火焰的驻定、升举及吹熄实验,在国际上首次揭示低流量部分预混火焰的升举及吹熄特性,发现微重力部分预混火焰熄灭过程中的双钩状结构。有望推动我国在清洁燃烧、节能减排、空天推进动力燃烧技术、火焰合成材料等方面的技术进步。

  聚焦微重力诱导心血管功能障碍的突出问题,科研团队开展了人尿液细胞重编程多能干细胞分化心肌细胞的在轨研究,在国际上首次实现人心肌细胞钙荧光信号在轨实时监控和分析,获得心肌细胞适应性改变表型,解析代谢重塑调控心肌细胞微重力效应分子机制。未来经过充分评估和论证后,有望通过调控硫胺酸摄取和代谢改善航天员的微重力适应性,加速太空飞行后心血管功能恢复,并有望在人体其他生理系统的微重力效应中拓展应用。

看这座国家太空实验室有多不一般

  打开人类地外生存的探索之门

  借助空间站强大的太空实验资源,空间站里对人类在地外长期生存的探索还有很多。

  在微重力物理科学领域,中国科学家在国际上首次发现了低热流密度下重力主导池沸腾传热性能的临界值,且在重力主导下的传热性能随重力提高不升反降,弥补了国际上关于重力连续变化时低热流密度池沸腾传热过程中准稳态实验数据的缺失,丰富了对池沸腾传热重力标度行为的认知,并为未来月球、火星探测等任务先进热控、流体管理技术研发提供指导。

  《报告》还显示,我国在国际上首次突破空间冷原子干涉陀螺技术,相关指标处于国际领先水平,为发展中国空间量子惯性传感技术奠定基础。据介绍,空间量子惯性传感技术有望应用于引力波探测、暗物质探测、重力卫星、重力梯度卫星等各项空间科学和应用任务。

  在空间新技术与应用领域,我国在天舟五号货运飞船舱外完成了国内首次空间氢氧燃料电池在轨实验,验证了氢氧燃料电池在轨运行的安全性和可靠性。这一成果可有效指导空间燃料电池的设计和研制,后续可应用于月面驻留、移动等月面任务,也可应用于深空探测及其他宇航高比能量供电任务,同时还能推广应用于水下等特殊应用场景。

  利用航天基础试验机柜提供的支撑资源,科研团队首次揭示了液态金属管内对流的层流—湍流转捩特性,填补了过渡区实验数据的空白,其在轨试验获得的相关成果已应用于民用工业领域功率器件小型液态金属散热回路装置的研发,有望实现液态金属高效散热技术在民用领域的应用突破。

  作为航天器电源系统新技术,斯特林热电转换系统具有结构简单、效率高、质量轻、启动快、振动小及噪声低等优点,是未来深空探测等不依赖太阳能的空间任务的技术路线,具有广阔的应用前景。中国科研团队在国内首次开展了空间用百瓦级斯特林热电转换技术在轨验证应用,效率(同等温比条件下)等综合技术指标达到了国际先进水平。解决了空间高效自由活塞斯特林热电转换技术在轨应用难题,提高自由活塞斯特林热电转换技术的成熟度和空间适应性,该验证成果为未来空间高效同位素电源等不完全依赖太阳能任务的能源技术应用奠定基础,可应用于月球科考站、木星系及太阳系边际探测等任务,满足我国未来空间任务对于先进空间电源系统的迫切需求。

  聚焦空间站内微生物安全,中国科学家首次系统性开展空间微生物防控技术体系全链条在轨试验验证。研制的国际首个高通量在轨微生物腐蚀试验装置,实现了航天材料微生物腐蚀在轨评价,支撑了型号任务的航天器材料选型应用。

  值得关注的是,空间微藻培养与熟化关键技术研究首次利用靶向加热技术实现了空间液态微藻由“生”变“熟”,为太空长期驻留及特殊场景下的食物供给提供了新的技术方案。科研团队成功研制了适用于微重力环境的微波熟化模块,成功实现了空间培养微藻的在轨原位熟化过程。科学家还通过分析返回样品的生理特性及多组学特征,评估了空间生长微藻与地面培养微藻在熟化前后的功能和营养变化,证实了其作为空间食物资源的安全性。

  另据介绍,中国空间站将在今后10年到15年的运营中陆续开展千余项研究,积极开展科学普及和国际合作,广泛凝聚国内外高水平科学团队。这些精心挑选的高水平科学研究项目将促进我国空间科学、空间技术、空间应用的快速发展,也将为推动科技强国、航天强国建设作出更大贡献。

  本版图片均为新华社发

  《光明日报》(2025年01月09日 16版)

[ 责编:张悦鑫 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 距乌镇峰会开幕还有3天

  • 进博会场整装待发 静待开幕

独家策划

推荐阅读
近年来,中国审定推出了一批高产稳产、绿色节水、优质专用小麦新品种。2021年,这一情况出现了转变:“圣泽901”“广明2号”“沃德188”等3个国产白羽肉鸡品种通过审定,中国白羽肉鸡育种攻关实现从0到1的实质性突破。
2025-11-04 09:06
党的二十届四中全会提出,“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”“加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国”。
2025-11-04 04:25
人工智能的出现源于人类对提升生产效率与改善生活品质的持续追求,这一根本动因要求其发展必须始终以服务人类、增进福祉为核心。
2025-11-04 04:25
如何在新学期开展针对性训练,做好运动前准备和运动后体能恢复,已成为受到广泛重视的问题。
2025-11-04 04:25
我所在的他山中学,是贵州黔北山区的一所普通县中,有着4000多名师生。作为校长,我常常在思考:在现有条件下,如何为学生开辟更广阔的成长路径?在日复一日的探索中,
2025-11-04 04:25
11月3日11时47分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将遥感四十六号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2025-11-04 04:35
鸟类是生态系统的重要组成部分,是评估区域生态环境质量的关键指示物种,保护鸟类是推动人与自然和谐共生的关键环节。我国是世界上鸟类资源最为丰富的国家之一,
2025-11-03 05:05
人民城市人民建,人民城市为人民。2025年7月,中央城市工作会议指出,“要深刻把握我国城市发展所处历史方位”,“认真践行人民城市理念”,“以建设创新、宜居、美丽、韧性、文明、
2025-11-03 05:05
“从南极到北极,从草原到荒漠,到处都有昆虫的踪迹……”第三十二届中国杨凌农业高新科技成果博览会期间,西北农林科技大学博览园昆虫博物馆内,参会观众被讲解员李姗姗的讲述深深吸引。
2025-11-03 05:05
近日,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在湖北宜昌“石板滩生物群”研究中取得重要进展,发现了迄今最古老的复杂三维潜穴系统,
2025-11-03 05:05
秋水长天间,太湖正激荡起智能时代的万千涟漪。日前,以“万物智联,无尽前沿”为主题的2025世界物联网博览会在江苏无锡举办,一场关于万物智联的对话就此展开——人工智能如大脑般睿智思考,物联网似躯体般敏捷连接,当人工智能与物联网双向奔赴,万物就有了“感知”,人类正迎来一个全新智能时代。
2025-11-03 05:05
秋冬之际,正是候鸟迁徙之时。不知你有没有发现,从我们头顶飞过的候鸟,比以前更多了! 2024年全国水鸟同步监测结果显示,我国越冬水鸟总数达505.9万只,创最高纪录。
2025-11-03 05:05
HPV疫苗自2025年11月10日正式纳入国家免疫规划,2011年11月10日后出生的满13周岁女孩可以免费接种双价HPV疫苗。
2025-10-31 10:16
近日,飓风“梅利莎”横扫加勒比地区,成为近年来影响该地区最猛烈的飓风之一。
2025-10-31 10:14
10月30日下午,在中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所),得知同事张洪章即将到“太空”出差的好消息,科研人员纷纷送上祝福:“好好照顾自己,好好完成任务。
2025-10-31 10:02
据新一期《天体物理学快报》报道,LIGO-Virgo-KAGRA国际合作组织宣布,他们在去年10月和11月探测到两起极为特殊的、由黑洞并合产生的引力波事件,分别命名为GW241011和GW241110。
2025-10-31 09:59
记者从生态环境部获悉:今年前三季度,我国环境空气质量和地表水环境质量总体持续改善。从重点区域来看,京津冀及周边地区“2+36”城市PM2.5平均浓度为33.0微克/立方米,同比下降15.6%;平均优良天数比例为73.5%,同比上升8.5个百分点。
2025-10-31 09:57
执行神舟二十一号载人飞行任务的航天员乘组由张陆、武飞、张洪章3名航天员组成。张陆担任指令长。
2025-10-30 13:03
记者10月29日从国家统计局获悉,根据国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组测算,2024年中国创新指数为174.2(以2015年为100),比上年增长5.3%。
2025-10-30 10:15
绿氨作为绿氢核心载体与低碳原料,正成为钢铁、化工等高耗能行业实现深度脱碳的关键路径。
2025-10-30 10:12
加载更多