中国天宫实验室 孕育重大突破

　　9月15日夜，伴随着轰隆巨响，长征二号运载火箭搭载着天宫二号空间实验室成功升空。

　　这一刻，中国科学院空间应用工程于技术中心副主任、天宫二号空间应用系统总设计师赵光恒心中也感概万千——此次天宫二号搭载的3大领域、8大主题的十余项空间科学和应用任务，每一项都是他的心头肉。

　　“我们应用系统团队在此次任务中体现出了攻坚克难的精神，攻克了大量关键技术，研发了许多从来没有过的组件。天宫二号应用任务学科领域跨度大、相当一批项目探索性、创新性强、技术指标高；大部分载荷为全新研制，系统复杂、集成度高、工程实施难度大。在时间要求特别紧迫的情况下，大家都卯足了一股劲，把精度如此之大、难度如此之高的载荷研制任务全部完成了。”

　　熟悉赵光恒的人都知道，他在载人航天领域是个“老司机”，但这次天宫二号任务，是我国载人航天历史上开展应用项目最多的一次，对赵光恒和他所带领的应用系统团队来说，许多事都还是“第一次”。

　　载人航天工程实施以来，空间应用系统面向国家战略需求，跟踪国内外先进科学技术前沿，部署了我国第一个比较全面的空间科学研究计划，获得了大量重要的科学成果，掌握了一批重要的空间技术，为我国科学与应用发展奠定了坚实的基础。

　　随着我国载人航天事业快速发展，主要任务从探索、突破、掌握载人航天技术向空间科学实验和应用试验转变，我国载人航天工程进入了应用发展新阶段。

　　“在轨开展一定规模的空间科学实验、空间技术试验以及空间应用，是天宫二号空间实验室的主要任务之一。”赵光恒告诉《中国科学报》记者，“在深入研究国际空间科学和应用技术发展态势的基础上，空间应用系统充分利用天宫二号空间实验室平台支持能力和优势环境条件，安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。”

　　此次随天宫二号上天的任务，涵盖了微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究应用以及应用新技术试验等8大领域，安排项目十余个。其中航天员直接参与操作的空间科学实验研究有2项，国际合作联合研究项目1项。直接承研单位28家，装器有效载荷51件。

　　顶天：向科学前沿进发

　　天宫二号空间实验室安排了三个空间科学物理领域重点项目，包括空间冷原子钟实验、空地量子密钥分配试验，以及伽玛暴偏振探测。这三个项目均属国际科学前沿，科学意义重大。

　　譬如，这次空间实验室搭载的空间冷原子钟，将成为国际上第一台空间运行的冷原子钟，本次冷原子钟实验采用激光冷却铷原子并与微波相互作用，有望实现三千万年误差只有一秒的精度，可以使飞行器自主守时精度提高两个量级。

　　中科院上海光学精密机械研究所研究员刘亮说：“空间冷原子钟的应用潜力很大。基础研究方面，测量广义相对论、暗物质、引力波等，都可能用到冷原子钟；应用上面，则可以跟‘北斗’卫星上的原子钟进行同步，这样我们在天上的原子钟能够统一起来，使我们国家的导航系统更稳定、导航精度更高。”

　　除了物理领域，这次天宫二号上还安排了多项空间科学实验，如液桥热毛细对流实验、综合材料制备实验、综合材料制备实验等。

　　其中，液桥热毛细对流实验将开展遥科学实验。综合材料制备实验将实验多种新型结构与类型的材料样品。如新型纳米复合光学材料、高性能热电转换材料、多元复相合金等，航天员将多次作更换并回收实验样品供地面进一步分析研究。

　　而高等植物培养实验将首次开展微重力环境下光周期调控机理研究，而且应用了荧光蛋白基因表达先进技术手段。“天宫二号上，我们将有望实现‘从种子到种子’的全过程。把干种子带上天，适当时机进行浇水、萌发，全过程都在天上生长。等收了种子，航天员将回收部分植物样品供地面进一步分析研究。”中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员郑惠琼说。

　　立地：为技术引领铺路

　　“在空间实验室安排新技术试验十分有必要，与基础研究不同的是，技术试验能够很快知道技术体系、方法是否可行。因此天宫二号能为验证国家战略和核心关键技术提供一个很好的试验平台。”赵光恒说。

　　天宫二号空间实验室此次安排了多项应用项目，均达到国际先进水平，应用意义重大，技术引领作用显著。如宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪均为新一代对地观测遥感器和地球科学研究仪器，技术体制创新，技术指标先进，突破并掌握了多项核心关键技术，将会在资源环境、生态环境、农林应用、海洋环境、大气污染和大气成分监测以及全球变化研究等领域广泛应用并取得显著效益。

　　而伴随卫星飞行试验则将进一步验证小型高功能密度卫星、在轨释放、驻留伴随飞行等技术，在伴星分离释放和交会对接过程中将对飞行器进行近距离成像观测，同时开展微小型部组件空间试验验证。“我们对伴星的推进系统进行了改良，如果轨控技术能够进一步提高，未来就有望实现新型航天器编队飞行，也就是小卫星组网的目标。”中科院上海微小卫星工程中心研究员包海超表示。

　　“我们希望通过这些任务的实施，让我们国家在空间科学前沿探索部分重点领域方向进入世界先进行列，作出具有国际影响的重要发现。”赵光恒说，“在空间应用技术领域，能够引领我国未来空间应用技术发展，为解决国家迫切需求的重大应用问题提供和验证先进的解决方法和手段，取得显著应用效益，推动应用成果的示范和产业化。”

　　这，是空间应用系统团队的心声，也是中国载人航天工作者共同的心声。