功能多样的科学实验柜
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既然太空实验这么有意义、这么重要,那这些实验柜能在太空里开展哪些科学实验呢?
我们从学科的角度进行了划分。第一块是生命科学领域的实验柜,然后是与流体燃烧、空间材料科学、基础物理相关的一些实验柜。同时还有最后一大块——公共支持类的实验柜。这只是将实验柜做了大类的划分,它们真正能够支持的科学实验远远不止我们现在看到的这些。在上面这张图里,我们也通过颜色做了一些划分。红色部分是目前已经在轨飞行的科学实验柜,即核心舱的2个实验柜;绿色部分是问天实验舱里的4个科学实验柜;蓝色部分就是我们梦天实验舱将要上天的一些科学实验柜。下面我会对各舱我认为比较有特点的一些实验柜,简单地为大家介绍一下它们分别能开展哪些科学实验。
▲ 无容器材料实验柜
第一个是无容器材料科学实验柜,它已经在轨运行一年多了。

▲ 左:生命生态实验柜
右:生物技术实验柜
我刚刚提到,问天实验舱主要配备了进行生命科学的实验柜。这两个实验柜可以检测空间环境对生命的影响,支持太空中动植物健康生长发育的研究,还能助力一些蛋白新药物的开发。这里面就有大家比较关心的实验,比如我们后续会在太空里养鱼、养螺、养藻,然后还会进行一些小鼠、猕猴在太空中的生长甚至是繁衍的研究。通过这些实验,我们一方面能够了解生物体对微重力环境、太空环境的适应性,同时还可以规划密闭生态等研究:在这种密闭系统里面,我们能够研究碳、氧、氢的循环,试图为人类远景太空旅行中物质的自给自足提供相应的研究基础。

▲ 高精度时频系统:最贵实验柜
上面这是梦天实验舱最重磅的,也是整个空间站最贵的科学实验柜,它叫做高精度时频系统。我们在天宫二号微波钟的基础上,又增加了一个氢钟和一个光钟。通过这三个钟组的比对,可以长期实现3×10^-17稳定度的天基时频系统。可能有人会说:地面上已经到了10^-18的稳定度,我们实现10^-17的意义在哪儿?其实它的意义非常重大,如果我们成功了,意味着这将是全世界首个在天基环境下自主可控的时频系统。比如北斗系统上用的是氢钟,它的频率稳定度可能到10^-13。当我们能在天基中实现10^-17之后,不管是天基的授时精度,还是我们的导航精度都会得到极大提升。同时它还能支持很多基础科学的研究。
▲ 在线维修装调操作柜
最后介绍的这个实验柜是我自己负责研制的,它叫在线维修装调操作柜。在这个实验柜里面,科学家会进行一些维修操作:当其他实验柜发生故障的时候,我们就能到这个实验柜里进行相应的研究。
大家知道,在微重力的环境下,航天员的运动其实是非常复杂、艰难的。为了让航天员在轨时更加舒适,我们在这个实验柜中开发了一种智能诱导维修系统。
[color=rgb(89,]我们采用增强现实技术(AR),把需要维修或者操作的场景通过虚实叠加的方式投射在航天员的眼镜上,借助语音、动画及文字的引导,让他可以很清楚地知道第一步要做什么、用什么工具、怎么做。基于这种技术,我们能让航天员非常轻松地操作一些不熟悉或者之前没有操作过的工作。[color=rgb(89,]后续我们还会开发天-地专家系统,通过实时的天地网络,让航天员看着地面专家的指导来进行相应的研究。
难忘的8.75天:一个不可能完成的任务
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实验柜的研制难度极大,然后时间周期又非常紧。有时候大家会问:你们做实验柜的过程中,最难忘的是什么?[color=rgb(89,]我觉得最难忘的,可能就是2020年国庆前的那一次8.75天的奋斗。[color=rgb(89,]我们只有8.75天的时间,要完成上百道工序的研究和测试。所以大家基本是按0.5个小时去排节点的,所有人员提前4个小时到位。我们开始认为这是不可能完成的,但在大家的共同努力下,最终完成了相应的研制。[color=rgb(89,]有一件事让我印象非常深刻。当我们把柜体从集成大厅拉到电测大厅中间,在短短的3分钟内,已经有好几个员工在地上睡着了。大家拼的这股劲,就是为了保证把实验柜送上天,让我们在太空里更好地开展科学实验。大家硬是完成了这个不可能完成的任务。
[color=rgb(89,]后来所有实验柜走的时候,我们只会远远地拍一下车送它们走的照片。我们跟它们说的是“永别”——希望下次“见到”的时候,我们在地面上,而这些柜子在天上,不要再回来折腾大家一次。
我们的未来在地球之外
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实验柜送走了之后,我们研制团队还能做什么工作呢?其实,上去的科学实验柜它只是一个研究的平台,给我们留下来的工作更多。
我们要进行上千项包括空间科学、空间应用还有空间技术在内的研究。我们正准备和中国科学院天津工业生物技术研究所的团队进行太空合成生物学的研究,希望利用工程技术和科学技术,在太空里合成一杯糖水。在足够安全的情况下,看看能不能让小动物甚至是航天员尝一尝它的味道。这也是为了解决未来深空探测领域面临的食物问题。空间站让我们离开了地球,能够开展更多的空间探索。但我觉得,咱们人类的脚步不会永远停留在地球的附近,我们还会去到月球、火星以及更多的地外星体。

所以我们也规划了月球科研站。利用前面所说的密闭生态的技术,我们可能会做一个舱,研究如何用一个舱满足人类在地外星体上一些生存物质的循环保障,让航天员有更好的食物等。同时,我们还可能会利用维修柜的一些技术,在轨进行太空工厂的研究和研制,然后到月面或者火面的开展原位的资源利用。我相信在大家共同的努力下,人类一定会去到更多的地外星体,满足人类对未知世界的探索、对未知世界的渴望。我希望有越来越多的人加入到我们这个团队,跟大家一起见证人类的理想,以及奔向星辰大海的征途。谢谢大家!


雷达卡





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