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“實踐十號”成功發射 探秘空間微重力科學實驗的前世今生
2016年04月07日 05:59:38 作者:潘晨 張素 來源:中國新聞網 字號 打印 關閉

自從人類發現太空實驗場擁有在地球上所沒有的微重力,便開始源源不絕地來到這裡實驗。迄今為止,在這裡開展實驗的中國航太器,均來自中國航太科技集團公司第五研究院。

微重力,來自太空的禮物

微重力又稱零重力。失重,指物體失去重量,而不是失去重力。航太器在太空中飛行時,只受地球、月球、行星、太陽等天體的引力作用,在這種情況下,航太器及其內部的物體相互之間沒有拉、壓、剪切等作用力,即處於失重狀態。

航太器及其內部的物體失去重量只是一種理想狀況。實際上,航太器還會受到微小空氣阻力作用,航太器內的物體並不都在航太器質心位置,有時航太器會旋轉或發動機工作會產生推力,在這些情況下,航太器及其內部的物體表現出有微小的重量或者產生微小的加速度,好像受到了微小重力的作用,這種作用力稱為“微重力”。

微重力是來自太空的禮物。人類可以借此實現地面上難以進行的科學實驗,進行新材料和昂貴藥物的生產等。

太空實驗成果多

在開發利用太空微重力環境方面,各航太大國進行了不懈的探索和嘗試。對空間微重力環境應用,特別是材料加工潛力的認識有了深化,形成了微重力流體力、空間材料學、生命科學及生物技術體系。

有資料稱,蘇聯從1980年至1990年進行了500項太空材料加工實驗,範圍涉及金屬和合金、光學材料、超導體、電子晶體、陶瓷和蛋白質晶體等。科學家們發現,空間是發展半導體金屬材料、新型工藝、複合材料和玻璃材料的理想場所。

人類還利用太空微重力環境進行了一系列生物學實驗,主要是對生物體物質、能量迴圈及調節研究的生物圈研究;利用微重力促進生命進程研究及對微重力環境如何影響地球上生物機體的形成、功能與行為研究的重量生物學研究;對暴露在空間高能環境中的生物體損傷與防護研究的輻射生物學研究等。

在空間微重力條件下進行生物體組織培養,可以避免地面重力條件所造成的對流和沉澱作用,獲得比地麵條件下更好的效果。該項實驗不僅有助於加深人們對空間環境適應情況的研究,也作為未來在空間站或外星建立動植物養殖場的可行性研究的重要組成部分,對人類未來實現向空間移民宏偉計劃的可能性將產生深遠的影響,還給利用空間環境進行藥物學研究、生產生物製劑帶來新的生機。

中國航太成果如何

從上世紀90年代,特別是進入21世紀,中國航太器技術得到了快速發展,中國研製發射的通信衛星、氣象衛星、地球資源衛星、導航衛星和海洋衛星等多種應用衛星,進入廣泛、全面、深入的應用階段,取得了顯著的社會效益、經濟效益。

在利用航太器技術服務國民經濟和國防建設的同時,從1987年開始,中國就利用返回式衛星和“神舟”飛船為載體,進行一系列太空微重力環境下的科學研究和試驗工作,已成功進行了10余次航太育種試驗,前後共有70多種植物1000多個品種的植物種子經過太空育種,取得了豐碩的成果。

未來的實驗室在何方

各航太國家在通向太空實驗場的道路上走法不一樣。美國和蘇聯/俄羅斯是全面展開,研究內容涉及到微重力的各個領域。中國、歐洲和日本更側重於材料科學、生物及生命科學的研究,其他國家則是零星搭載試驗,多屬材料加工範疇。

國際空間站是迄今為止最大的航太器,也是最大、最為先進的太空科學研究和實驗的平臺。由美國、日本、歐洲和俄羅斯等國提供的6個實驗艙所組成的實驗室,運用了當代最先進的科學技術和工具。這裡開展的一系列生物、化學、物理及其他相關學科的研究將為生物、醫藥和工業的進步,改善地球人的生活條件和未來地外旅行開闢途徑。

有專家指出,隨著航太技術的發展,利用空間進行商業化活動是人類文明發展的必然趨勢,利用太空資源的新型企業必將大量涌現。美國航太界曾預言,未來,隨著航太器技術的發展,人們將到其他星球去採礦,建立太空工廠,將在太空中採集的礦就地冶煉成地球上需要的各種材料。(完)

 

 

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