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造太空空调、治骨质疏松——天舟一号要在太空做4项实验
2017-04-21 15:21      来源:新华社     
作者:董瑞丰
    
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  新华社北京4月20日电 题:造太空空调、治骨质疏松--天舟一号要在太空做4项实验

  新华社记者 董瑞丰

  太空用的空调有什么不同?未来太空移民时生育后代会受什么影响?天舟一号货运飞船20日顺利进入太空,飞船上将开展4项科学实验研究及技术验证试验。

  实验一:空间蒸发与冷凝科学实验

  【实验目的】地球上的空调和热管等散热器,在太空还可以正常工作吗?如果不能照搬地球上的现有设备,那么“太空空调、太空热管”等空间热设备应该怎样设计或使用?这项空间实验能够为回答上述问题提供重要的科研依据。

  【实验价值】蒸发与冷凝是自然界中普遍存在的现象,其相变传热过程,每时每刻都受到重力引起的自然对流的极大影响。中国科学院力学研究所研究员刘秋生说,空间飞行器如载人空间站、卫星等,没有自然对流的微重力环境,将极大影响蒸发与冷凝相变过程,利用相变传热原理设计的换热器如空调、热管等热设备工作环境,也将与地球上完全不同。

  刘秋生说,需要利用空间微重力环境开展空间实验,研究空间相变传热的特殊现象,认识其特殊规律,进而研制能很好适用于太空环境中的热设备。该项目由我国科学家首次提出,也是国际上首次开展蒸发与冷凝组合空间实验。

  中国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”于4月20日晚间19时41分在海南文昌航天发射场成功发射升空。赵彦勋摄

  实验二:微重力对细胞增殖和分化影响研究

  【实验目的】太空微重力环境下定向分化人类胚胎干细胞为生殖细胞--这个研究项目旨在阐明太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律,探索胚胎干细胞分化的分子机制,克服空间环境对人类生殖可能带来的影响。

  失重情况下的骨质疏松新药开发--航天飞行中的失重环境诱发航天员骨骼负荷减少,导致骨质丢失甚至骨质疏松。大部分抗骨质疏松的机理研究是在地面通过模拟失重状态的实验方法来进行,而这个项目基于天舟一号提供的空间真实微重力环境,能让科学家做出更为准确的研究判断。

  【实验价值】清华大学医学院干细胞与再生医学中心教授纪家葵说,第一项研究将建立体外分化体系研究人生殖细胞发育,克服太空生殖研究中人体生殖细胞取样困难的局限,对理解太空生活对人类生殖的影响、改善太空生育能力、实现空间移民和太空生育后代具备重大意义。

  清华大学生命科学学院教授陈国强说,对于航天飞行中出现的废用性骨质疏松,常采用的对抗方法有服用药物磷酸盐、降钙素等,这些药在地面条件下有一定的疗效,但在对抗微重力诱导的骨质疏松效果并不理想。第二项研究有望开发出安全、有效的抗骨质疏松药物,减缓微重力引起的骨质流失。

  实验三:非牛顿引力实验检验的关键技术验证

  【实验目的】“非牛顿引力实验检验”目的是检验微米作用距离下物体之间的引力关系是否仍然满足牛顿万有引力定律,是一个纯基础物理实验,可以为引力理论的研究提供重要的实验依据,具有十分重要的科学意义。在这个实验中,一个很核心的技术是静电悬浮加速度计,本次飞行实验就是检验这一核心技术。

  【实验价值】华中科技大学引力中心教授周泽兵说,静电悬浮加速度计相对传统加速度计而言,具有测量范围小、精度高等特点,仅有法国等几个少数国家掌握这一尖端技术,并且对我国高度保密,我们只能自主研发。

  华中科技大学从2000年开始,经过持续攻关,研发出具有完全自主知识产权的静电悬浮加速度计系列产品,分别于2006年和2013年成功完成了两次在轨飞行实验。本次飞行实验不仅加速度计检验精度更高,为下一步的非牛顿引力实验提供了技术基础,还为我国卫星重力测量和空间引力波探测等计划的实施提供重要支撑。

  实验四:主动隔振关键技术

  【实验目的】航天器上虽然是微重力环境,但由于飞船姿轨控、风机、飞轮、帆板的动作,仍存在不少扰动。微重力科学实验如果不能克服这些微扰动,就达不到理想的效果,失去了上天实验的意义。卫星上的对地观测相机和天文望远镜,如果遇到振动,就会降低成像质量。所以一定要隔离振动,为航天器创造更好的条件。

  【实验价值】隔离振动一般可采用弹簧或阻尼器,叫做被动减振。但要做到隔离每秒钟1次以下的振动,并将振动的幅度降到扰动源的千分之一,这样高指标的要求,只能采用主动隔振。

  中国科学院空间应用工程与技术中心副研究员董文博说,该项实验为国内首次实施,将使我国成为继美国和加拿大后第3个在轨采用主动隔振控制技术服务于空间微重力实验研究的国家。实验将极大支持和推动空间站高微重力实验平台的研制建设,取得的技术成果可以直接服务于空间站阶段的空间科学实验载荷。



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[责任编辑:白金朋]
 
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