中国空站建设于今年启动，计划于2022年在轨建成，以实现中国载人航天工程三步走发展战略第三步的任务和目标。以长期的关怀进行大规模的应用，是建设空站的最终目的。那么，位于泰空的空站能做什么呢？今天我们邀请我国探测技术首席科学传播专家庞之浩空，与读者聊聊。
中国空站计划2022年建成。
地上的烛火和泰里的烛火空。
“国际空站间”在俄罗斯的温室里，水滴以附着的方式停留在植物的叶子上。
舱外材料试验，将各种材料长时间暴露在too 空环境中，以检查材料对too 空环境的适应性。
宇航员在空间站拍摄的具有表面张力的线框上的水空。在Tai 空中，利用液体的表面张力，可以制作厚度极薄、面积很大的薄膜。
1剥离被重力覆盖的新奇物质世界
很多人都看过2013年中国女航天员王亚平在天宫一号目标飞行器上进行的5个物理实验，觉得非常震撼和惊艳，因为这些看似普通的小实验，在地面重力环境下很难做到。在地面上不可能创造长期的微重力环境，但是空站上有独特的条件，很多物质在微重力环境下有独特的现象。
比如空之间的站，水不再往下流，甚至可以用竹篮打水；液体密度不同的组分不会沉淀和对流；水和蜡烛燃烧时会呈球形，等等。
在空站间微重力环境下，一些被地面重力效应掩盖的次生效应突出，导致流体形态和物理过程发生显著变化，影响或改变流动和燃烧机制，也影响相关的材料加工和制备过程。微重力还会对一些基础物理的实验条件产生重要影响，使实验能够以更高的指标和精度进行，重要的基础物理理论得到验证。此外，由于包括人类在内的各种生物的生存和进化一直是在重力环境中实现的，因此微重力环境将对生物及其各个层次产生重大影响。因此，微重力环境是相关科学研究的独特而宝贵的资源。
在站内空，微重力导致的流体扩散过程成为主要因素；流体的浮力基本消失，液体的约束力来源于表面张力，润湿现象和毛细现象越来越严重。因此，发展空站的国家都在积极开展微重力物理、微重力生物学和微重力生命科学等领域的研究，同时也在进行制造加工技术实验，大力开展微重力应用和实验研究。
空之间学习燃烧科学，可以提高对燃烧受重力影响的基本原理的认识，从而提高对地面燃烧的认识，有助于提高燃烧效率，解决污染、大气变化、全球变暖、火灾等问题。由于人类社会主要依靠燃烧来获取能量，因此提高燃烧效率对社会影响很大。石油的燃烧效率每提高1%，全球每年就可以节约上亿桶石油。
2.研究生物学和太空医学的圣地。
很多国家都在空站进行了生物工程方面的实验。这是因为在地面上，由于重力的作用，在蛋白质溶液中，密度低的会上浮，密度高的会下沉，从而形成对流。这种对流在蛋白质结晶过程中产生涡旋，改变了蛋白质分子结晶的取向，导致晶格无序，无法获得高质量、足够大的蛋白质晶体。但在空站的微重力环境下，由于没有沉淀和对流的影响，可以产生足够高质量的蛋白质晶体，为进一步研究蛋白质的结构和功能创造了有利条件。
空间站空上的宇航员经常以自己为研究对象，开展航天医学研究，揭示Tai 空环境对重要生命现象和生命过程的作用和影响，从而增进对生命活动起源、本质和基本规律的认识，为发展地基生物技术提供理论依据，为提高Tai 空中人们的长期生活质量提供依据。
俄罗斯医学生物研究所副所长波利亚科夫博士创下了在和平号空站上连续停留438天的世界纪录，目的是研究长期在太泰空上生活和工作的生理和心理影响，为将来载人登陆火星做准备。美国还在国际空站和地面对一对双胞胎兄弟进行了为期一年的对比实验，研究他们的差异。
我国在Tai 空使用生物培养箱进行植物、动物、水生生物、微生物、细胞和细胞组织等之间的环境生物效应实验。空从不同层次研究了不同类型生物和多生物封闭系统的环境效应，提供了空生命。利用小型空连续自由电泳仪研究了细胞与生物大分子空分离纯化的方法和技术，并通过空分离纯化实验对相关方法和技术进行了验证，为空与空制药之间生物样品的分离纯化奠定了基础。
中国首位女航天员刘洋在天宫一号上完成了15项航天医学实验，其中最重要的是5项:研究飞行对心血管系统的影响、微重力下细胞的调节、防止空之间的骨丢失、舱内有害气体的收集与分析、在轨测量人体质量。其目的首先是保证航天员在泰泰空的健康，为后续载人航天任务防护措施的制定提供理论依据。
3.开展地球观测、天空观测和技术实验。
航天员参与对地观测后，可以提高遥感设备的利用率，快速准确地分析判断新发现的目标和新情况，从而拍摄到大量有价值的数据。例如，在171天的飞行中，美国“天空空实验室”的三组宇航员拍摄了4万多张地面照片，观测地球的磁带长达69公里。苏联“礼炮7号”空空间站上的宇航员每天花60%的时间研究地球，收集大量地球自然资源、地质特征、大气状况、耕地季节变化、世界海洋和水生生物变化等信息。
通过宇航员在飞行过程中拍摄的照片，苏联准确而详细地重新绘制了自己的国家地图。在贝加尔-阿穆尔新铁路勘测选线工程中，苏联利用空站宇航员通过多光谱相机拍摄的地面照片，了解了该段的构造断层和地下水聚集点，为铁路部门节省了700万卢布的投资。
用空台站进行天文观测，可以不受大气的影响。航天员可以灵活操作天文望远镜，选择观测重点，扩大观测范围，具备边观测边分析的能力。
载人飞行期间，美国的“天空空实验室”空，宇航员利用58台仪器开展了270多项天文、地理、医学方面的科学研究，用太阳望远镜观测太阳，拍摄了18万张太阳活动照片；使用6种遥感仪器对地球进行观测、资源勘探和军事目标侦察，拍摄地面照片4万多张；7台仪器用于研究太阳系和银河系，录制了30多公里的录像带。
空站的一个重要目的是进行技术实验，为将来的载人航天和其他航天活动做准备。航天员已经在“国际空站进行了返回月球和载人登船的技术试验。
我国发射神舟七号飞船时，在舱外放置了多种固体润滑材料和太阳能电池基膜材料进行暴露试验。实验结束后，航天员翟志刚出舱回收试验样品，随返回舱带回地面进行研究。
4微重力“空工厂”前途光明。
由于空站微重力环境下的液体可以自由悬浮，适合研究Tai 空材料的加工，揭示重力掩盖下的各种真实现象和材料物理现象的本质，寻求消除地面制备材料缺陷的途径，提高地面制备材料的质量。国外站空出了少量优质素材和有特殊性能的素材作为基准。
空之间的站内混合物可以均匀混合，从而制造出地面上无法获得的特殊合金；也可以做成新的泡沫金属。基本原理是向液态金属中通入气体，失重环境可以使气泡不“浮”也不“沉”，它们均匀分布在液态金属中。凝固后，它们变成泡沫金属，这样就可以制成像软木塞一样轻的泡沫钢，用它制成的机翼又轻又结实。微重力环境可以使熔融金属的熔滴形状绝对呈球形，冷却后可以变成理想的球体，非常耐磨。但是在受重力影响的地面上很难做出绝对球形的球，所以不耐磨。
你不能在地面上制造很长的玻璃纤维。这是因为液态的玻璃纤维在凝固之前，会被重力拉成小块，但是你可以在Tai 空里做出几百米长的玻璃纤维。在Tai 空中，还可以进行无容器“悬浮熔炼”，消除容器对物料的污染，防止容器本身因高温影响金属熔炼的纯度，获得极高纯度的产品等。与地面生产的半导体晶体相比，Tai 空生产的半导体晶体没有缺陷，尺寸更大，纯度更高，更均匀，有望实现电子技术的重大突破。
在空站上制毒可以获得地面无法达到的高纯度和高效率，通过对Tai 空的研究可以了解其机理，指导地面制毒。目前，电泳被广泛应用于药物纯化。但是在地面上，由于重力的影响，会出现一些严重阻碍正常电泳的现象，使得很多已经研发出来的药物无法达到要求的纯度或者成本过高而无法推广应用。Tai 空电泳结果表明，其分离效率比地面高400-800倍。制造一个月的Tai 空产量约等于地面制造30-60年的产量，产品纯度比地面高4-5倍，大大降低了药品成本。
阅读延伸
“天宫”空之间的申请条件很好
中国“天宫”空站运行在倾角41°-42°，轨道高度340-450 km的近圆形近地轨道，约90分钟绕地球一周，以近似三轴稳定指向地球。它的轨道完全脱离地球大气层，位于地球电离层F2层，适合空之间的天文观测和特定物理研究。对地观测，空站之间的轨道覆盖南北纬42度以内的区域，地球90%的人口居住在这里。与一般地球遥感卫星采用的太阳同步轨道相比，空站间轨道的交点是不断变化的，可以实现在不同光照条件下对同一区域的观测。由于轨道高度低，同一对地观测仪器空之间的分辨率高。
“天宫”可以提供微重力水平为10-3到10-4g的长期微重力环境，因此可以为航天员在空站间开展应用提供良好的条件。现在，神舟十二号乘员已经进入天河站空核心舱，他们在这里待了3个月。之后，每组将停留6个月。都具备空期间执行实验等任务的能力，包括在轨运行、状态监测、样品更换、有效载荷回收处置等。，并按要求完成有效载荷项目的在轨建造和扩展。机组人员还具有维护和更换机舱内外负载的能力。
中国载人航天工程利用空站间保障能力、微重力和辐射环境、航天员在轨长期驻留、天地往返等有利条件，规划安排了11个空科学与应用研究方向。“天宫”空站的三个舱内可以布置25个科学实验柜。每个科学实验柜相当于一个综合研究实验室，可以支持单学科或多学科的科学实验空。舱外布置67个标准外露负载接口。
据悉，“天河”号核心舱现在配备了高微重力实验舱和无容器实验舱。在地面的容器中熔炼时，容器所携带的熔体中会引入杂质，在熔体凝固过程中，在容器壁的影响下会生长出复杂的微观结构。无容器熔炼是指不用容器，在悬浮空状态下熔炼物体的过程。这是无容器实验柜承担的实验任务。
基于以上，我国“天宫”空站有望取得具有重大科学价值的研究成果和具有重大战略意义的应用成果，并将用于科普教育和国际合作。
来源:北京日报作者:庞之浩
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