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未來可期!中國載人航天工程空間應用與發展成果紛呈

來源標題:未來可期!中國載人航天工程空間應用與發展成果紛呈

在距離地球400多公里的中國空間站內,神舟十六號乘組3名航天員有條不紊地開展各項工作。

2022年年底,中國空間站全面建成,中國人在太空長期駐留的夢想成為現實。與此同時,中國國家太空實驗室已正式運行,并建立起獨具中國特色的近地空間科學與應用體系,各項空間應用有序展開。

如今,中國載人航天工程已進入應用與發展階段。中國空間站收獲了什么成果?中國載人航天取得了哪些成就?空間應用成果如何服務國計民生?

8月18日,中國載人航天工程空間應用與發展情況介紹會在北京召開。有關負責人和專家對社會各界關注的各種問題一一做了介紹。

中國載人航天工程空間應用與發展成果紛呈——中國國家太空實驗室來了

空間應用系統獲得開創性成果

“造船為建站,建站為應用”,這是中國載人航天工程自立項實施以來便始終秉持的理念。

在載人航天工程第一步和第二步任務中,載人航天工程空間科學與應用研究研制體系從無到有,在對地觀測、空間科學、應用新技術等領域,開展了60余項空間科學與應用任務,攻克500余項關鍵技術,全新研制了600余臺套有效載荷,取得了一批國際水準和國內開創性成果,推動我國空間科學與應用水平整體躍升。

進入空間站規劃及建造階段后,空間應用系統瞄準世界科技前沿及國家重大需求,前瞻制定了空間站空間科學與應用發展戰略,規劃并完成近30個重大研究設施攻關研制與在軌建造,在軌科學實驗涉及空間生命科學與生物技術、空間材料科學、微重力基礎物理、微重力流體物理、燃燒科學、空間應用新技術等多個領域。

高精度時頻系統、高微重力實驗柜等設施為國際首創;超冷原子物理實驗柜、生命生態實驗柜、無容器材料實驗柜、燃燒科學實驗柜等實驗設施達到國際領先或先進水平……空間站正在成為我國當前覆蓋學科領域最全、在軌支持能力最強,且成為兼備有人參與和上下行運輸等獨特優勢的“國家太空實驗室”。

目前,中國空間站正在抓緊研制巡天空間望遠鏡。中國載人航天工程新聞發言人林西強介紹,“巡天空間望遠鏡具有高空間分辨率,入軌后將開展17500平方度的大面積天區深場巡天觀測以及不同類型天體的精細觀測,預期在宇宙學、暗物質與暗能量、星系與活動星系核、銀河系與緊鄰星系、恒星形成與演化、系外行星等問題上取得豐碩的開創性科學成果。”

當前,空間站科學實驗設施基本完成在軌測試,具備了大規模開展空間科學研究的能力。截至目前,已開展了60余項實驗項目、上萬次在軌實驗,獲得了原始實驗數據近60TB,下行了300余個科學實驗樣品。

中國載人航天工程立項30多年來,4000余項成果廣泛應用于國家各行各業。空間生命科學研究成果直接應用于生物材料、藥物、醫療和農業技術;微重力流體、燃燒和材料科學等方面的研究成果為解決國家材料短板問題、改進相關產品生產加工工藝等作出了貢獻;利用飛行任務開展的航天育種實驗,先后審定新品種300個,顯著提高了農作物的產量品質。此外,工程應用取得的成果還在自然資源與生態環境保護、防災減災、公共服務等國民經濟各領域廣泛應用,助力提升社會治理能力現代化水平。

多個航天技術領域達到國際先進水平

2022年10月,航天技術試驗領域航天基礎試驗機柜隨夢天實驗艙入軌。航天基礎試驗機柜為航天新技術的創新發展提供了強大的驗證平臺,自從入軌以來已成功取得了豐碩的試驗成果。

無獨有偶,早在2017年8月1日,天舟一號貨運飛船上就成功實現了立方星在軌部署發射關鍵技術的在軌驗證。“驗證并掌握了立方星釋放機構標準套筒式分離釋放裝置、低沖擊高可靠可重復壓緊釋放技術等各項關鍵技術,處于國內領先、國際先進水平。”航天科技集團五院航天技術試驗領域項目副經理郭佩介紹說,航天技術試驗領域組織對在軌驗證成果進行了總結,并用于后續產品優化設計,已經圓滿完成天舟四號、五號兩次立方星在軌釋放任務。

此外,作為未來可期的“太空電源”,斯特林熱電轉換技術更是備受矚目。作為航天器電源系統新技術,斯特林熱電轉換系統在未來深空探測等不依賴太陽能的空間任務中,具有廣闊的應用前景。該試驗裝置安裝于夢天實驗艙航天基礎試驗機柜內。2022年12月,我國首次斯特林熱電轉換技術完成在軌驗證,熱電轉換效率等綜合技術指標達到了國際先進水平。

據悉,后續工作中,在航天技術試驗領域,科研人員一方面將繼續開展空間站建造階段試驗項目的在軌試驗,及時總結和推廣試驗成果,另一方面將分批次征集、遴選、論證和實施空間站應用與發展階段的試驗項目。

根據總體研究規劃,在空間站應用與發展階段,航天技術試驗領域將開展在軌制造與建造技術、機器人與自主系統技術、新型能源與推進技術、環控與生保系統技術、航天器共性新技術等多個研究方向的技術試驗。目前,該領域正在開展宣講和項目征集工作,以期持續取得相關研究方向的技術試驗成果,實現我國航天核心技術的戰略儲備。

航天醫學實驗開展多項新研究

“在航天醫學實驗領域,我們建立了先進在軌健康檢測技術,在人體心血管、骨骼等方面獲得了航天醫學新發現,發展了航天員健康維護新方法新技術。”中國載人航天工程航天員系統副總設計師李瑩輝說。

李瑩輝所在的中國航天員中心,是國內唯一一家承擔航天醫學任務的主體單位。近年來,他們在空間站任務期間取得了多個“首次”:國際上首次實現了失重對細胞內鈣信號影響的可視化研究;完成我國首例太空器官芯片研究,也是國際上首例人工血管組織芯片研究,標志著我國成為世界上第二個具有在軌開展器官芯片實驗和分析能力的國家……

據介紹,在空間站建設期,主要圍繞長期失重對航天員健康的影響與防護技術研究、空間輻射對航天員健康的影響與防護技術研究、航天員行為與能力研究、先進的在軌監測與醫學處置技術研究和傳統醫學航天應用技術研究等5個研究方向,布局開展了40余項航天醫學創新性實驗研究。

例如,針對長期失重、輻射等復合因素對航天員健康、行為與能力的影響特征與機制,他們探索研究前沿理論,開展了一系列原創性機理探索和應用基礎研究,獲得航天醫學新發現。其中包括發現空間飛行視功能、眼顱壓力結構功能變化特點和相關神經眼綜合癥的誘因機制;發現長期航天失重環境人體運動生物力學和步態適應性變化特征,發現空間環境肌腱力學特性發生明顯改變等多項內容。

“在建設期基礎上,我們也將進一步開展空間對人類自身認識的研究,既聚焦太空長期生存面臨的醫學和人因等相關科學問題,也關注圍繞人類健康和人能力發揮的前沿熱點;還會與國家腦計劃等國家重大科研計劃結合,系統開展基礎性、前瞻性、探知性研究,為載人航天持續發展提供理論支撐和技術儲備的同時,造福大眾健康。”談及未來,李瑩輝充滿信心。

中國空間站永遠值得期待

“進入應用與發展階段,我們將長期高效運行體系完善、水平領先的國家太空實驗室,持續開展空間科學研究與應用。”林西強說,“展望未來,中國空間站有望獲取一系列重大科學發現和一大批創新科技成果。”

在基礎研究方面,瞄準宇宙起源演化、物質本質規律、人類太空長期生存等重大前沿問題,持續產出新認知、新理論,取得國際公認的重大發現和科學突破,為提升人類對宇宙的認知貢獻中國力量。目前,空間站上的世界領先超冷原子物理實驗平臺調試進展順利,有望在超低溫量子物態、量子相變等方面取得新的重大發現。

在技術創新方面,通過開展空間材料制備研究,可為國家戰略急需材料的制備與工藝改進作出實質貢獻。通過空間干細胞與增殖分化、器官芯片與類器官、蛋白質結晶、合成生物制造等方面研究,可為面向大眾健康的再生醫學、精準醫療、新藥開發等提供新方法和新手段。

在空間生命科學與人體研究領域,擬布局哺乳動物培育、腦科學研究等儀器設備開展基礎研究;面向深空探測需求建設受控生命生態系統驗證相關技術;結合基礎物理發展態勢,擬面向復雜等離子體研究布局新型科學實驗機柜……林西強表示,未來中國空間站將根據國際空間科學發展態勢與國家戰略需求變化,動態調整空間站維護升級策略。

在闊步邁進空間站應用與發展階段的新征程上,中國航天人正努力推動中國空間站獲取更大的應用效益,為人類探索未知宇宙、開拓新疆域、產出新知識、樹立新觀念作出新的更大貢獻。正如航天員劉洋在首次出艙時說的那樣:“每前進的一小步,都是夢想的一大步,中國空間站永遠值得期待。”

在距離地球400多公里的中國空間站內,神舟十六號乘組3名航天員有條不紊地開展各項工作。

2022年年底,中國空間站全面建成,中國人在太空長期駐留的夢想成為現實。與此同時,中國國家太空實驗室已正式運行,并建立起獨具中國特色的近地空間科學與應用體系,各項空間應用有序展開。

如今,中國載人航天工程已進入應用與發展階段。中國空間站收獲了什么成果?中國載人航天取得了哪些成就?空間應用成果如何服務國計民生?

8月18日,中國載人航天工程空間應用與發展情況介紹會在北京召開。有關負責人和專家對社會各界關注的各種問題一一做了介紹。

中國載人航天工程空間應用與發展成果紛呈——中國國家太空實驗室來了

空間應用系統獲得開創性成果

“造船為建站,建站為應用”,這是中國載人航天工程自立項實施以來便始終秉持的理念。

在載人航天工程第一步和第二步任務中,載人航天工程空間科學與應用研究研制體系從無到有,在對地觀測、空間科學、應用新技術等領域,開展了60余項空間科學與應用任務,攻克500余項關鍵技術,全新研制了600余臺套有效載荷,取得了一批國際水準和國內開創性成果,推動我國空間科學與應用水平整體躍升。

進入空間站規劃及建造階段后,空間應用系統瞄準世界科技前沿及國家重大需求,前瞻制定了空間站空間科學與應用發展戰略,規劃并完成近30個重大研究設施攻關研制與在軌建造,在軌科學實驗涉及空間生命科學與生物技術、空間材料科學、微重力基礎物理、微重力流體物理、燃燒科學、空間應用新技術等多個領域。

高精度時頻系統、高微重力實驗柜等設施為國際首創;超冷原子物理實驗柜、生命生態實驗柜、無容器材料實驗柜、燃燒科學實驗柜等實驗設施達到國際領先或先進水平……空間站正在成為我國當前覆蓋學科領域最全、在軌支持能力最強,且成為兼備有人參與和上下行運輸等獨特優勢的“國家太空實驗室”。

目前,中國空間站正在抓緊研制巡天空間望遠鏡。中國載人航天工程新聞發言人林西強介紹,“巡天空間望遠鏡具有高空間分辨率,入軌后將開展17500平方度的大面積天區深場巡天觀測以及不同類型天體的精細觀測,預期在宇宙學、暗物質與暗能量、星系與活動星系核、銀河系與緊鄰星系、恒星形成與演化、系外行星等問題上取得豐碩的開創性科學成果。”

當前,空間站科學實驗設施基本完成在軌測試,具備了大規模開展空間科學研究的能力。截至目前,已開展了60余項實驗項目、上萬次在軌實驗,獲得了原始實驗數據近60TB,下行了300余個科學實驗樣品。

中國載人航天工程立項30多年來,4000余項成果廣泛應用于國家各行各業。空間生命科學研究成果直接應用于生物材料、藥物、醫療和農業技術;微重力流體、燃燒和材料科學等方面的研究成果為解決國家材料短板問題、改進相關產品生產加工工藝等作出了貢獻;利用飛行任務開展的航天育種實驗,先后審定新品種300個,顯著提高了農作物的產量品質。此外,工程應用取得的成果還在自然資源與生態環境保護、防災減災、公共服務等國民經濟各領域廣泛應用,助力提升社會治理能力現代化水平。

多個航天技術領域達到國際先進水平

2022年10月,航天技術試驗領域航天基礎試驗機柜隨夢天實驗艙入軌。航天基礎試驗機柜為航天新技術的創新發展提供了強大的驗證平臺,自從入軌以來已成功取得了豐碩的試驗成果。

無獨有偶,早在2017年8月1日,天舟一號貨運飛船上就成功實現了立方星在軌部署發射關鍵技術的在軌驗證。“驗證并掌握了立方星釋放機構標準套筒式分離釋放裝置、低沖擊高可靠可重復壓緊釋放技術等各項關鍵技術,處于國內領先、國際先進水平。”航天科技集團五院航天技術試驗領域項目副經理郭佩介紹說,航天技術試驗領域組織對在軌驗證成果進行了總結,并用于后續產品優化設計,已經圓滿完成天舟四號、五號兩次立方星在軌釋放任務。

此外,作為未來可期的“太空電源”,斯特林熱電轉換技術更是備受矚目。作為航天器電源系統新技術,斯特林熱電轉換系統在未來深空探測等不依賴太陽能的空間任務中,具有廣闊的應用前景。該試驗裝置安裝于夢天實驗艙航天基礎試驗機柜內。2022年12月,我國首次斯特林熱電轉換技術完成在軌驗證,熱電轉換效率等綜合技術指標達到了國際先進水平。

據悉,后續工作中,在航天技術試驗領域,科研人員一方面將繼續開展空間站建造階段試驗項目的在軌試驗,及時總結和推廣試驗成果,另一方面將分批次征集、遴選、論證和實施空間站應用與發展階段的試驗項目。

根據總體研究規劃,在空間站應用與發展階段,航天技術試驗領域將開展在軌制造與建造技術、機器人與自主系統技術、新型能源與推進技術、環控與生保系統技術、航天器共性新技術等多個研究方向的技術試驗。目前,該領域正在開展宣講和項目征集工作,以期持續取得相關研究方向的技術試驗成果,實現我國航天核心技術的戰略儲備。

航天醫學實驗開展多項新研究

“在航天醫學實驗領域,我們建立了先進在軌健康檢測技術,在人體心血管、骨骼等方面獲得了航天醫學新發現,發展了航天員健康維護新方法新技術。”中國載人航天工程航天員系統副總設計師李瑩輝說。

李瑩輝所在的中國航天員中心,是國內唯一一家承擔航天醫學任務的主體單位。近年來,他們在空間站任務期間取得了多個“首次”:國際上首次實現了失重對細胞內鈣信號影響的可視化研究;完成我國首例太空器官芯片研究,也是國際上首例人工血管組織芯片研究,標志著我國成為世界上第二個具有在軌開展器官芯片實驗和分析能力的國家……

據介紹,在空間站建設期,主要圍繞長期失重對航天員健康的影響與防護技術研究、空間輻射對航天員健康的影響與防護技術研究、航天員行為與能力研究、先進的在軌監測與醫學處置技術研究和傳統醫學航天應用技術研究等5個研究方向,布局開展了40余項航天醫學創新性實驗研究。

例如,針對長期失重、輻射等復合因素對航天員健康、行為與能力的影響特征與機制,他們探索研究前沿理論,開展了一系列原創性機理探索和應用基礎研究,獲得航天醫學新發現。其中包括發現空間飛行視功能、眼顱壓力結構功能變化特點和相關神經眼綜合癥的誘因機制;發現長期航天失重環境人體運動生物力學和步態適應性變化特征,發現空間環境肌腱力學特性發生明顯改變等多項內容。

“在建設期基礎上,我們也將進一步開展空間對人類自身認識的研究,既聚焦太空長期生存面臨的醫學和人因等相關科學問題,也關注圍繞人類健康和人能力發揮的前沿熱點;還會與國家腦計劃等國家重大科研計劃結合,系統開展基礎性、前瞻性、探知性研究,為載人航天持續發展提供理論支撐和技術儲備的同時,造福大眾健康。”談及未來,李瑩輝充滿信心。

中國空間站永遠值得期待

“進入應用與發展階段,我們將長期高效運行體系完善、水平領先的國家太空實驗室,持續開展空間科學研究與應用。”林西強說,“展望未來,中國空間站有望獲取一系列重大科學發現和一大批創新科技成果。”

在基礎研究方面,瞄準宇宙起源演化、物質本質規律、人類太空長期生存等重大前沿問題,持續產出新認知、新理論,取得國際公認的重大發現和科學突破,為提升人類對宇宙的認知貢獻中國力量。目前,空間站上的世界領先超冷原子物理實驗平臺調試進展順利,有望在超低溫量子物態、量子相變等方面取得新的重大發現。

在技術創新方面,通過開展空間材料制備研究,可為國家戰略急需材料的制備與工藝改進作出實質貢獻。通過空間干細胞與增殖分化、器官芯片與類器官、蛋白質結晶、合成生物制造等方面研究,可為面向大眾健康的再生醫學、精準醫療、新藥開發等提供新方法和新手段。

在空間生命科學與人體研究領域,擬布局哺乳動物培育、腦科學研究等儀器設備開展基礎研究;面向深空探測需求建設受控生命生態系統驗證相關技術;結合基礎物理發展態勢,擬面向復雜等離子體研究布局新型科學實驗機柜……林西強表示,未來中國空間站將根據國際空間科學發展態勢與國家戰略需求變化,動態調整空間站維護升級策略。

在闊步邁進空間站應用與發展階段的新征程上,中國航天人正努力推動中國空間站獲取更大的應用效益,為人類探索未知宇宙、開拓新疆域、產出新知識、樹立新觀念作出新的更大貢獻。正如航天員劉洋在首次出艙時說的那樣:“每前進的一小步,都是夢想的一大步,中國空間站永遠值得期待。”

作者: 千龍網

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