"实践十号"将开展19项实验 太空"超级实验室"有多牛?

实践十号卫星在轨模拟图。新华社 发

6日1时38分，酒泉卫星发射中心，长征二号丁运载火箭成功将中国科学卫星系列第二颗星――实践十号返回式科学实验卫星送入太空。

实践十号卫星搭载着19项创新性的科学实验，相当于把一个综合性的实验室搬到了太空。这个实验室有多牛？科学家们为我们揭秘。

它牛在哪里

揭开被重力掩盖的科学秘密

对科学家来说，宇宙空间是一个很好的实验室。地球上的物理现象，都受到地球重力的制约，比如浮力、沉降等。在微重力，也就是通常说的“失重”环境下，能观察到很多地球上不可能观测到的独特现象。

“极端物理条件下，物质的运动规律、物理化学过程、生命过程等都可能会发生变化，这就意味着重大科学突破的可能。”实践十号卫星首席科学家、中科院院士胡文瑞说。

我国是继美国、俄罗斯之外第三个掌握返回式卫星技术的国家，实践十号是我国发射的第25颗返回式卫星。“也是首颗大规模实施无人空间微重力实验的返回式科学卫星。”中国航天科技集团五院实践十号卫星工程总设计师唐伯昶说。

“从上世纪80年代后期，我国就开始利用返回式卫星做微重力科学实验，但都是搭载在其他用途的卫星上。实践十号是第一颗专门为进行微重力科学和空间生命科学研究而发射的卫星，对科学研究来说，机会十分难得。”胡文瑞说。

他说，近年来，微重力环境是各国研究的焦点领域。人类要走向太空，就必须研究微重力环境下物质会发生哪些变化。而科学家们的一些理论猜想，也只有到太空微重力的环境下，才能进行实验验证。

具备比空间站更好的微重力环境

为开展微重力研究，科学家们尝试在地球上模拟微重力环境，比如利用几十米、几百米高的落塔或落井、抛物线飞机和探空火箭。实践十号科学应用系统总设计师康琦说，“长时间的空间科学实验需要利用科学卫星、航天飞机、空间站进行，与地面微重力实验互为补充。”

我国将在2020年前后开始空间站的建设，为什么还要发射科学卫星呢？胡文瑞解释说，空间站有实验时间长、可以有人参与等优势，但残余重力、机械动力和人的活动干扰可能给实验结果带来影响。实践十号卫星是专门为微重力科学和空间生命科学而设计的卫星，将为实验提供更好的微重力环境和其他条件。

一是卫星的微重力水平可更高，是地球表面重力的10－6g，而太空站上仅为地球重力的10－3g；二是它的机动性高，比如这次要进行的胚胎实验可以在发射前8小时才装到卫星上，缩短在地面停留的时间，如果搭载在载人飞船上就做不到这一点，而且返回式科学卫星在实验完成后就可以及时回收，这是空间站做不到的；三是科学卫星风险小，且造价大大低于建设一个空间站。

绝不重复别人的实验

胡文瑞介绍，实践十号搭载的19个实验项目是从200多项申请中脱颖而出的，按照创新性、可行性、必要性等科学标准，经过严格遴选、反复论证，涵盖微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、微重力生物效应、空间生物技术6大领域。

“我们绝不会重复别人的实验。”胡文瑞说，“所有实验任务都是全新探索，每一项科学实验均具有创新性，有很强的科学研究价值，有望获取具有国际先进水平的、具有自主知识产权的重大科技成果。”

胡文瑞介绍，目前世界上只有俄罗斯和我国把返回式卫星技术运用到科学卫星上。实践十号搭载了19项科学实验任务，涉及28项科学实验研究，是迄今为止单次空间微重力和生命科学实验项目及种类最多的卫星任务。

康琦说，实践十号设计寿命为15天，返回舱在轨飞行若干天后将返回地球，而留轨舱将继续在轨工作3到5天。实践十号卫星整体为柱锥组合体形状，高约5.2米，直径超过2米。19个实验载荷分别装在29个铝合金箱子里，总共近600公斤。

“实践者”上天

要干4件“大事”

揭示鼠小弟胚胎细胞在太空能否发育？

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。

日本研究人员几年前发表报告称，在太空微重力等环境下，哺乳动物正常的胚胎发育可能会受到阻碍，因此哺乳动物要在太空繁衍难度较大。中国将利用返回式科学实验卫星，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。

向太空火灾说“不”，确保空间站安全！

载人空间飞行过程中，存在多种威胁航天器和航天员安全的潜在风险，其中航天器舱内火灾事故是最严重的一种。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。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。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。

实践十号卫星科学应用系统总设计师康琦介绍，将来建空间站，没有这方面的研究和防火标准，后果不堪设想。

太空辐射性强，航天员如何舱外实验？

太空环境中，既有太阳耀斑和日冕物质抛射时产生的太阳高能粒子，也有长期存在的能量高、穿透性强的银河宇宙射线，即使是数十厘米的铝板也难以防护。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。

实验项目组负责人杭海英介绍，实践十号开展的实验，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，就是希望解答在微重力环境下，辐射对人体基因组损伤的问题。

煤炭微重力条件下能实现“冷焰燃烧”？

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。康琦说，煤炭是我国能源的主力。在微重力环境下进行煤燃烧实验，则可以避免浮力、热对流等因素干扰，有望获得一些地面无法得到的基础数据，对帮助人类更好利用煤炭资源有重要意义。