王瑋

仰望深邃的夜空，人類從沒有停止對宇宙的探索。2016年9月15日，“天宮二號”衛(wèi)星發(fā)射成功，引起了世界的轟動。這是我國首例真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，除了完成科研項目之外，它還將完成三項任務(wù)：航天員中期駐留的問題、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加的問題、在軌維修技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。這些技術(shù)都是國內(nèi)首創(chuàng)的高精項目，如果實(shí)驗(yàn)成功，它將推進(jìn)我國太空空間建站的進(jìn)程。

1.空間冷原子鐘

空間冷原子鐘，又稱為“定時神針”。它是一項激光冷卻技術(shù)與空間微重力循環(huán)組合在一起的技術(shù)，由中國科學(xué)院上海光機(jī)所研制。它的精確度極高，3億年才會出現(xiàn)1秒的誤差。

“天宮二號”衛(wèi)星上搭載的空間冷原子鐘是國際首臺運(yùn)行并開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的太空空間冷原子鐘，也是目前太空空間運(yùn)行的高精度冷原子鐘。如此精準(zhǔn)的原子鐘，到底有什么作用呢？在太空中，空間冷原子鐘可以建立超高的精度時間頻率基準(zhǔn)。有了這個基準(zhǔn)，我們可以把其他原子鐘同步起來，讓全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更加精確、穩(wěn)定地運(yùn)行，有望為深空探測廣義相對論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.空間溫室

美國科幻片《火星救援》中有這樣一個情節(jié)：主人公在火星上種植土豆進(jìn)行自救。雖然這只是科幻片，但是人類走出地球，如何在太空上生存，一直是科學(xué)家探索的課題。

“天宮二號”上搭載了一個空間溫室。這個溫室里的植物是在生長箱里培育的，生長箱透氣、不透水，凝結(jié)的水珠在失重的情況下不會掉下來，但經(jīng)過特殊的裝置處理，這些水珠會重新回到土壤中。

“天宮二號”上的空間溫室利用人工光照，將對南芥和水稻進(jìn)行完整的生長發(fā)育實(shí)驗(yàn)。在六個月的生命周期中，南芥和水稻從萌芽、抽穗、開花到結(jié)果，最后由宇航員負(fù)責(zé)回收這些種子，并發(fā)回地面研究。

如果這個實(shí)驗(yàn)成功，星際飛行中的物種循環(huán)將成為可能，地球上的生命將可能在宇宙中一代一代地繁衍下去。

3.特殊材料制備機(jī)

特殊材料制備機(jī)被科學(xué)家幽默地稱為“煉丹爐”，這次被搭載到 “天宮二號”衛(wèi)星上，在太空中進(jìn)行綜合材料實(shí)驗(yàn)。

特殊材料制備機(jī)的裝置由加熱爐、電控箱和樣品袋三部分組成。加熱爐內(nèi)溫度不到280℃，但隔熱好，最高能燒到950℃，足夠熔化玻璃，爐膛內(nèi)有一個類似左輪手槍旋轉(zhuǎn)的部件，可安裝六組材料進(jìn)行試驗(yàn)。這次，“天宮二號”衛(wèi)星將試驗(yàn)十八種材料，如果試驗(yàn)成功，將快速改變?nèi)祟惤ㄖ牧系陌l(fā)展。

4.太空攝影機(jī)

照相機(jī)的發(fā)展可以說是突飛猛進(jìn)，短短幾年，數(shù)碼相機(jī)就從當(dāng)年的100萬像素提高到現(xiàn)在的幾千萬像素?！疤鞂m二號”衛(wèi)星使用的是2500萬像素全畫幅相機(jī)，在分辨率和清晰度方面實(shí)現(xiàn)了一個新的飛躍。

這個太空攝影機(jī)是“天宮二號”的小衛(wèi)星，它可以把“天宮二號”和“神舟十一號”載人飛船交會、對接的場景高清地拍攝下來，對空間飛行器的交匯對接提供直接的影像技術(shù)支持，也為我國今后的航天發(fā)展留下珍貴的資料。

或許有一天，人類在外星球上拍攝電影、舉辦記者招待會、舉辦婚禮，都將用到太空攝影機(jī)。

5.伽馬暴偏振探測儀

1963年，美國發(fā)射了探測伽馬光子的軍事衛(wèi)星，意外地發(fā)現(xiàn)了既不來自地球，又不來自太陽，而是來自于宇宙的伽馬射線暴現(xiàn)象，從而揭開了人類研究伽馬領(lǐng)域的科技大門。

太陽每秒鐘發(fā)射到地球上的能量，相當(dāng)于500萬噸煤燃燒出的熱量，而伽馬射線暴這種宇宙大爆炸級別的能量相當(dāng)于萬億年太陽光組合。這次“天宮二號”衛(wèi)星上就搭載了一個伽馬暴偏振探測儀。

伽馬暴偏振探測儀被科學(xué)家戲稱為“小蜜蜂”，它位于“天宮二號”衛(wèi)星的頂部，用它復(fù)雜的“眼睛”尋找宇宙最閃耀的伽馬暴，從而破解生命在空間起源和演化的秘密。

6.液橋熱毛細(xì)對流實(shí)驗(yàn)

熱毛細(xì)對流現(xiàn)象是指液體的交界面存在表面張力，隨著溫度的變化，表面張力的大小也會發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)流體交界面上的溫度分布不均勻時，就會造成在不同的位置表面張力的大小不同，從而形成驅(qū)動流體流動的現(xiàn)象。開展熱毛細(xì)對流研究，有助于人類更好地進(jìn)行空間探索。

簡要的液橋模型原理就是，液體位于上下兩個碟片之間，分別對上下兩個碟片進(jìn)行不同溫度加熱，形成溫度差，從而在液體表面形成熱毛細(xì)對流，最后完成建橋這一過程?！疤鞂m二號”上安裝了液橋熱毛細(xì)的實(shí)驗(yàn)裝置，在地面也設(shè)置了相同的實(shí)驗(yàn)裝置。科學(xué)家們將通過控制軟件同時完成數(shù)據(jù)下傳和指令上傳的雙向傳輸，不僅可以通過提前輸入程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求注入指令進(jìn)行科學(xué)操作，從而實(shí)現(xiàn)天地之間的互動。這是“天宮二號”實(shí)驗(yàn)項目中的一大重要特色。

“天宮二號”的發(fā)射成功，為我國今后建立永久空間站奠定了技術(shù)保障，也為我國航天工業(yè)尖端技術(shù)的展現(xiàn)提供了平臺。