我国成功发射首颗微重力科学实验卫星实践十号
07.04.2016 11:45
本文来源: Lnd.Com.Cn
图为4月6日，搭载实践十号卫星的长征二号丁运载火箭升空。 □新华社发
实践十号卫星首席科学家胡文瑞院士介绍，实践十号于2012年12月31日正式立项，是我国空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星，也是单次开展科学实验项目最多的卫星。其科学目标是研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律，并取得创新科技成果。
实践十号将利用太空中微重力等特殊环境完成19项科学实验，涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术６大领域。其中，8项流体物理和燃烧实验将在留轨舱内进行，另外11项科学实验将在回收舱进行。19个项目由中科院11个研究所和6所高校承担，此外欧洲空间局和日本宇宙航天研发机构各参加了一个科学实验项目。
据介绍，实践十号总设计寿命15天，将利用我国成熟的返回式卫星技术按预定程序返回地球，回收舱将在内蒙古四子王旗着陆。
“实践十号卫星的成功发射、在轨运行和回收将极大地提高我国微重力科学及空间生命科学研究的整体水平，为未来空间环境的开发利用提供创新知识，对促进我国空间科学创新发展具有重大意义。”空间科学卫星工程常务副总指挥、中科院国家空间科学中心主任吴季说。
实践十号卫星工程由中科院国家空间科学中心抓总负责。中国航天科技集团公司第五研究院抓总研制卫星系统及卫星平台；中科院力学所负责科学应用系统；中科院国家空间科学中心牵头负责地面支撑系统及有效载荷总体工作；运载火箭系统由上海航天技术研究院负责研制，这是长征系列运载火箭的第226次飞行。
“实践者”上天要干哪些大事
6日1时38分，搭载着19个“特殊乘客”的实践十号返回式科学实验卫星开始了为期15天的太空之旅。
这19个“特殊乘客”就是装载在卫星内部的19个实验载荷，它们会在太空利用地球上没有的微重力实验环境完成19个创新实验，涉及28项科学实验任务。实践十号卫星工程常务副总指挥吴季说，这些实验具有很强的潜在科研意义和应用意义。
——这位科学“实践者”将在太空试验场里办哪些“大事”？先来一睹为快！
【大事一：小鼠胚胎细胞在太空如何生长发育？】
随着人类走向太空，未来，哺乳动物能在太空正常繁衍吗？
——为了回答这个疑惑，实践十号把小鼠早期胚胎带上了太空。它能否在空间环境下正常分裂、发育？其发育过程与地面有哪些不同？
“我们以小鼠细胞胚胎为研究对象，对其进行培养并显微实时跟踪观察，看它在微重力环境中能否继续分裂到8个细胞、16个细胞……观察在微重力情况下，哺乳动物胚胎能否和在地球上一样正常发育。”中科院动物所研究员段恩奎说。
这一次，中国将利用返回式科学实验卫星，以小鼠早期胚胎为研究对象，通过研究太空环境对哺乳动物早期胚胎生长发育的影响，揭示空间环境条件下动物早期生命活动规律，为未来长期太空飞行中保障人类生殖发育健康提供科学依据。
我们的太空“实践者”还有望在世界上首次获得空间小鼠早期胚胎是否能发育的实时摄影图片。
【大事二：向太空火灾事故说“不”】
这次“实践者”要做的另一件“大事”，就是为今后载人空间飞行探索更安全的防火规范和材料选用、使用规范。
“内部起火是有氧环境卫星、飞船、载人航天器等面临的最大威胁之一”实践十号卫星首席科学家胡文瑞院士说，俄罗斯的和平号空间站、美国的阿波罗号飞船都有过惨痛教训。
微重力环境比地面更容易着火，而且着火点不易发现，很难扑灭。那么，哪些材料能用，哪些材料不能用？如何发现火情？怎么灭火？这一系列问题都要靠太空实验去解决。
这次实践十号计划开展的“导线绝缘层着火实验”和“典型非金属材料着火实验”，会在特殊的设备中通过大电流发热或加热丝进行引燃，观察微重力条件下特定材料的着火和燃烧特性，了解环境流动、氧气浓度和材料形状等因素对火焰传播的影响规律，并与重力条件下的燃烧进行对比。
【大事三：当太空辐射遇上微重力，基因组会不会变？】
目前各国开展空间辐射生物学研究，主要是进行风险评估和寻找对策。这次实践十号搭载了3个生物辐射盒，携带了水稻种子、拟南芥种子和线虫等样品，研究空间辐射引起生物基因组变化和空间辐射损伤的分子网络调控，建立辐射风险评估体系，为我国空间站辐射评估和防护提供基础。
项目负责人、大连海事大学教授孙野青说，这一实验将为载人航天中的深空探测任务和舱外暴露试验提供技术基础。
空间环境中的高放射性辐射和微重力是人类空间活动面临的两个有害因素。那么在微重力环境下，辐射对人体基因组的损伤是叠加、抵消还是乘积作用？应如何评估风险？
中科院生物物理研究所研究员、实验项目组负责人杭海英介绍，此次实践十号将开展的“空间辐射对基因组的作用和遗传效应研究”实验，以小鼠细胞和果蝇为样本，定量研究空间辐射对基因组稳定性方面的影响，就是希望解答这个问题。
“我们把小鼠细胞模型放置在培养装置里，地面可以控制培养温度、更换培养液。”杭海英表示，可以把细胞固定在某一个成长状态，等到返回后专门研究不同时间点基因活动的改变。
杭海英说，必须对这两个因素的危害性作出客观评估并据此寻找恰当的应对方法，才能保证人类长期空间活动的顺利进行。
【大事四：地面看不见的“冷焰燃烧”，煤炭能实现吗？】
美国空间站十大成果之一，就是通过棉花团点燃观察到“冷焰燃烧”，而这一低温状态下的燃烧是地面无法看到的。胡文瑞院士介绍，此次“煤燃烧及其污染物生成实验”也期待看到微重力条件下煤的“冷焰燃烧”实验效果。
实验将选择2至3种我国典型煤种，在实验装置中点燃，观测不同炉温、不同煤种、不同粒径和环境气体成分条件下的单个球形煤颗粒和煤粉颗粒群的燃烧全过程，记录下单颗球形煤粒火焰形状、颗粒表面变化、挥发和释放现象及其变化规律等。——这样的实验放在地面听起来普普通通，但放在遥远的太空，却意义大不同。
康琦说，煤炭是我国能源的主力，其燃烧带来的污染较大。在地球上，受浮力、热对流等因素影响，煤燃烧的系数无法准确测得。而在微重力环境下进行煤燃烧实验，则可以避免这些干扰，有望获得一些地面无法得到的基础数据。这对完善煤燃烧理论和模型，帮助人类更好利用煤炭资源有重要意义。
这些只是实践十号要干的“大事”中的一部分。
我们期待在未来十五天里，这位科学“实践者”通过19项实验，揭示微重力条件和空间辐射条件下不为人知的科学秘密——这不仅将加深人类对自身生命和物质的研究，同时将为未来空间站或在外星建立长期居住基地提供生态环境和生命保障体系研究的理论与技术准备。
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中国空间科学计划及其四先锋
6日，我国实践十号返回式科学实验卫星成功发射。实践十号是中科院空间科学战略性先导专项“四先锋”中的“老二”。它所属的空间科学专项是干什么的？它的“兄弟”们都有何专长？庞大的“卫星家族”还有哪些成员？
【我国的空间科学计划】
空间科学是以航天器为主要平台，研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的物理、天文、化学以及生命等自然现象及其规律的科学。
2011年1月，中科院空间科学战略性先导科技专项正式立项。它致力于在最具优势和最具重大科学发现潜力的科学热点领域，通过自主和国际合作科学卫星计划，实现科学上的重大创新突破。
【空间科学“四先锋”】——暗物质粒子探测卫星2015年12月17日，我国成功发射暗物质卫星“悟空”。它有望在暗物质粒子探测和宇宙线物理这两大科学难题上取得突破。截至今年3月17日，“悟空”已完成了2/3天区的扫描，共探测到4.6亿个高能粒子。数据分析正在紧张进行中，预计今年底将公布首批科学成果。
——实践十号返回式科学实验卫星
2016年4月6日，我国将首颗微重力科学实验卫星——实践十号发射升空。它的主要科学目标是：开展空间科学实验，研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下的物质运动及生命活动规律，取得创新科技成果。
——量子科学实验卫星
我国有望于今年下半年发射量子卫星，它将进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。
——硬X射线调制望远镜卫星
硬X射线调制望远镜卫星也有望于今年下半年发射，它将实现宽波段X射线巡天，发现被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体；通过观测黑洞、中子星、活动星系等高能天体，研究致密天体和黑洞强引力中物质的动力学和高能辐射过程；探索利用X射线脉冲星实现航天器自主导航的技术和原理。
【中国空间科学未来设想】
中国空间科学中长期发展规划研究团队近日完成了 《2016-2030空间科学规划研究报告》，提出至2030年，中国空间科学要在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、太阳系的形成和演化等热点科学领域取得重大科学突破。
为了实现这一战略目标，报告提出了2020年、2025年、2030年的分阶段目标，并提出了黑洞探针计划、天体号脉计划、系外行星探测计划、火星探测计划等一系列空间科学计划。
【庞大的“卫星世家”】
自1957年前苏联将世界第一颗人造卫星送入环地轨道以来，人类已经向浩瀚的宇宙中发射了大量的卫星。
人造地球卫星用途广、种类繁多，空间科学卫星仅是其中一类，还有太空“信使”通信卫星、太空“遥感器”地球资源卫星、太空“气象站”气象卫星、太空“向导”导航卫星、太空“间谍”侦察卫星、太空“广播员”广播卫星、太空“测绘员”测地卫星、太空“千里眼”天文卫星等，组成一个庞大的“卫星世家”。
比如，今年3月30日我国成功发射了第22颗北斗导航卫星。北斗导航卫星系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。目前，北斗卫星导航系统正进一步增强系统星座稳健性，强化系统服务能力。预计到2020年，30多颗北斗导航卫星将具备全球覆盖的能力。
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