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实践十号:太空中的“超级实验室”到底有多牛

作者:中小学教育
出处:www.lunrr.com
时间:2020-01-03

作者:吴静静、荣韩琦、于晓节资料来源:新华出版时间:2016/4/6 14336017:18

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Practice No.10:多少头牛是泰空 [Practice No.10]披露:多少头牛是泰空的“超级实验室”?

6日1点38分,长征二号丁运载火箭酒泉卫星发射中心成功将中国科学卫星系列的第二颗卫星“实践10号”返回地球科学实验卫星送入太空

普拉西斯10携带19个创新的科学实验,相当于将一个综合实验室搬到泰空 这个实验室有多少头牛?科学家为我们揭示秘密

4月6日,长征二号丁运载火箭搭载普拉西斯-10号卫星罗斯空 新华社记者金王力拍摄的《探索重力隐藏的科学秘密》是科学家们的好实验室 地球上的物理现象都受到地球重力的限制,如浮力、下沉等。 在微重力条件下,也称为“失重”,许多在地球上无法观察到的独特现象都可以观察到。

“在极端的物理条件下,物质的运动规律、物理和化学过程以及生命过程都可能改变,这意味着重大的科学突破是可能的。 “实践10的首席科学家、中国科学院院士胡文瑞说

中国是继美国和俄罗斯之后第三个掌握可回收卫星技术的国家。练习10是中国发射的第25颗可回收卫星。 “这也是第一颗在无人驾驶空之间进行微重力实验的大型可回收科学卫星 中国航天科技集团10号卫星项目总设计师唐伯昌说

“自20世纪80年代末以来,中国一直在微重力科学实验中使用可回收卫星,但这些卫星都是为其他目的而搭载的。 实践10是专门为微重力科学和空生命科学研究发射的第一颗卫星。这是进行科学研究的难得机会。 ”胡文瑞说

他说,近年来,微重力环境一直是各国研究的焦点。 如果人类也想去空,他们必须研究微重力环境下会发生什么变化。 然而,一些科学家的理论推测只能在Tai 空微重力环境下通过实验加以验证

“地球的重力场是一层覆盖物质运动和生命活动规律的面纱。如果不揭开它,我们就看不到许多问题的本质。” 中国科学院国家科学中心主任、中国科学院科学卫星项目执行副主任吴吉(Wu Ji)表示,“普拉西斯10是一个高效、短期、综合的实验平台。它的使命是揭开重力隐藏的科学秘密,争取重大科学突破。” “

”是实际10号卫星的在轨模拟图 新华社(中国科学院院刊)

Advantage

微重力环境比空

为了进行微重力研究,科学家们试图模拟地球上的微重力环境,例如使用几十米和数百米的坠落塔或井、抛物面和探空空火箭。

“坠入塔或井中的微重力时间只有几秒钟;抛物线飞机可以提供30秒的低重力时间;探索空火箭通常需要5分钟到10分钟以上。 他们可以做微重力实验,如流体和燃烧,这需要很短的时间,而材料生长和生物过程,这需要很长时间,无法进行实验。 实用卫星10号科学应用系统的总设计师姜琦说,“需要利用科学卫星、航天飞机空站进行长期空科学实验,以补充地面微重力实验。 “

中国将在2020年左右开始建设空站。它为什么要发射科学卫星?胡文瑞解释说,该站空具有实验时间长、人参与的优点,但残余重力、机械动力和人类活动干扰可能会影响实验结果。 普拉西斯10号是一颗专门为微重力科学和空生命科学设计的卫星,它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以更高,相当于地球表面重力的10-6g,而台空站的微重力水平仅相当于地球重力的10-3g。其次,它具有高度的机动性。例如,这次进行的胚胎实验可以在发射前8小时安装在卫星上,缩短了停留在地面的时间。如果由载人航天器运载,这是不可能的,可回收的科学卫星可以在实验完成后及时回收,这对台站空;第三,科学卫星风险很小,其成本远低于建造a 空

胡文瑞说,其他一些国家发射科学卫星是对空号任务的补充,而中国科学卫星实验项目和空号站未来任务完全“方向错误”,实验内容不会重复,将发挥不可替代的作用。

Breakthrough

从不重复别人的实验

胡文瑞介绍说,实践10开展的19个实验项目来自200多个应用程序。根据创新、可行性和必要性等科学标准,它们经过严格选择和反复论证,涵盖微重力流体物理学、微重力燃烧、空材料科学、空辐射效应、微重力生物效应、空等6个主要领域

“我们永远不会重复别人的实验 ”胡文瑞说,“所有的实验任务都是全新的探索。每个科学实验都是创新的,具有很强的科研价值。有望获得具有国际先进水平和自主知识产权的重大科技成果。 "

据报道,这19个实验都很有特色。例如,微重力下煤炭燃烧实验等项目旨在实现能源、农业和健康等国家战略目标,并为解决地球上的实际问题提供帮助。导体绝缘点火实验等项目结合航天器防火等关键技术要求,为中国航天工程的后续发展提供了支持。哺乳动物早期胚胎发育、造血和神经干细胞三维培养等项目的目标是空生命科学中对人类未来发展具有重大意义的前沿课题空

胡文瑞透露,在这些实验的初步理论研究中已经发表了几十篇论文,一些专门研制的仪器设备达到了国际领先水平。 例如,为熔体材料生长实验开发的多功能材料生长炉空不仅可以提供实验所需的高温场环境,而且有6个工位,可以实现8个样品的换位、提拉生长和高温的精确控制。

图片显示的是普拉西斯10号卫星,该卫星拍摄于2015年9月8日,目前正在调试中。 新华社(中国科学院制图所)

记录

大多数单个实验项目

胡文瑞介绍,目前世界上只有俄罗斯和中国将返回卫星技术应用于科学卫星 实践10完成了19项科学实验任务,涉及28项科学实验研究。这是迄今为止单个空中微重力和生命科学实验项目和卫星任务数量最多的一次

与俄罗斯科学卫星不同,俄罗斯科学卫星在任务完成后返回地球,实践10分为轨道模块和返回模块。 “在19项实验中,8项流体物理和燃烧实验将在轨道舱进行,另外11项科学实验将在回收舱进行 ”康琪说,练习10的设计寿命是15天。返回舱将在轨道飞行几天后返回地球,而剩余的返回舱将继续在轨道上工作3至5天。

普拉西斯10号卫星呈圆柱-圆锥组件的形状,高度约为5.2米,直径超过2米。 19个实验负载被放置在29个铝合金盒子中,总计近600公斤

康琪说,生命科学实验实际上是在10号开始的,其他实验是在卫星进入轨道两小时后开始的。 轨道舱的实验将轮流进行,而回收舱的实验将同时进行。地面模拟飞行实验将确保它们不会相互干扰。

作为中国新一代返回卫星,普拉西斯10号也在卫星技术上取得了巨大进步,实现了三大飞跃。首先,姿态控制使用小型发动机作为推进系统的推进器,这可以确保卫星具有更好的微重力水平。二是用符合国际标准的数据管理系统代替原来的程序控制器,使遥控指令和遥测数据的安排以及改变飞行程序的数据注入更加灵活。第三,增加流体回路的热控子系统,有效地将卫星回收舱内的热能释放到卫星外部,保证生物样品的温度环境

据报道,在卫星飞行过程中,研究人员可以通过卫星科学应用系统任务操作中心的视频和图片看到各种实验的全过程,并通过获得的数据进行研究。 回收模块将在返回地球后不久打开,回收的实验设备将被送往各个研究单位进行研究。 (资料来源:新华社记者:吴静静, 荣韩琦和于晓节)

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