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未來的國家太空實驗室

生活 更新时间:2024-12-05 02:25:12

來源:中央廣電總台中國之聲

中國載人航天工程辦公室近日宣布,神舟十四号飛行任務期間将全面完成以天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙為基本構型的天宮空間站建造,建成國家太空實驗室。

作為國家太空實驗室,中國空間站艙内可以部署25台科學實驗櫃,每台實驗櫃都是一個小型的太空實驗室,可以支持開展單學科或多學科交叉的空間科學實驗,整體達到國際先進水平。而科學實驗櫃的研制團隊是一支85後和90後組成的年輕團隊。 兩個科學實驗櫃在“天和核心艙 首次亮相

2021年4月29日中午,海南文昌發射中心,中國空間站首艙“天和核心艙”進入發射前最後半小時的準備。随着時間臨近,張璐和他的團隊緊張感倍增,“天和核心艙”裡躺着兩個凝結着團隊十年心血的科學實驗櫃。

“這個時候其實還是很舍不得,就覺得自己做了10年的東西要走了。我們整個實驗櫃團隊形成了一個慣例就是實驗櫃走之前我們絕對不說‘再見’,都說‘永别’,隻要送走了不回來,就證明我們的工作沒問題。”張璐說。

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張璐,1985年出生。現任中科院空間應用中心集成技術中心副主任,研究員。

“天和核心艙”最終順利進入預定軌道,兩個實驗櫃也顯示一切正常,但張璐還沒到松氣的時候。

2021年10月16日,神舟十三号載人飛船順利将翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入中國空間站。今年3月,在“天宮課堂”第二課裡,航天員葉光富和王亞平展示了“高微重力科學實驗櫃”和“無容器材料實驗櫃”,這兩個實驗櫃正是出自張璐團隊之手。

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△高微重力科學實驗櫃(上)、無容器材料實驗櫃(下)(受訪者供圖)

3名航天員在“天和核心艙”與地面科學家配合,通過兩個科學實驗櫃展開科學實驗,獲取一些實驗成果之後,張璐的心才基本落下來。

團隊要完成13個科學實驗櫃

上千次實驗才有一個定型設計

中學起就被物理世界吸引的張璐,從中國科學技術大學少年班到中國科學院物理研究所碩博連讀,再到中國航天科技集團五院和中科院空間應用工程與技術中心工作,一切都順理成章。

基于紮實的物理和工程背景,2014年,張璐被推薦加入了做科學實驗櫃的團隊。在這裡,他感受到與學生時代“學霸”之間競争不一樣的壓力。張璐說,對于航天來講,它必須是萬無一失,規定的工程點就是這個點,沒有人等你。“工作的時間性和計劃性要求非常高,隻能把一天掰成兩天甚至三天用。”

科學實驗櫃相當于把實驗室搬進太空,方寸之大卻要滿足包括生命科學、材料科學、基礎物理等學科領域的數百項科學研究與應用項目的研究需求。一個科學實驗櫃高1.7米、寬1.1米、深0.9米,研制技術涵蓋了結構、氣液制冷、供配電、高速通訊、航天工效學等多個學科,複雜程度不亞于一顆衛星。它要用最小的重量搭載最多的科學載荷,同時還得滿足後續十年的科學實驗需求,而張璐的團隊要完成13個科學實驗櫃。

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△張璐檢查科學實驗櫃狀态(受訪者供圖)

張璐要帶領團隊克服材料、結構等重重難關。“材料經過多輪的選擇,試用了常用的鋁合金、鎂鋁合金、碳纖維、鋁基碳化矽……選了材料之後,材料和材料之間的連接關系,力是怎麼傳導的,傳過來之後能夠适應于一個櫃子,能不能适應于13個櫃子?”

他們進行了上百次、上千次實驗,才最終有一個定型的設計。目前,張璐可以非常自豪地說:“我們整個實驗櫃的載荷和結構的承載比,比國際空間站上同等的設備高上兩倍。比如一個500公斤的櫃子,我們的支撐結構隻要100公斤,可以帶上去400公斤的科學設備,像國際空間站可能隻能帶200公斤的設備。”

國家太空實驗室建設,年輕人是主力

它将開展微生物細胞等多項實驗

科學實驗櫃的研制團隊——中科院空間應用中心集成技術中心彙聚了一群85後和90後。幾年的打磨中,張璐很快成長為團隊負責人之一。

層層難關要過,重重壓力要扛。支撐張璐和團隊走過來并取得突破性成就的唯有信念。“大家心中有這個信念:要把這個事兒辦好,中國航天幾十年了,有多少人這一輩子能趕上建設空間站?這個工作非常有意義。”

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△中科院空間應用中心集成技術中心——2022年中國青年五四獎章獲獎團隊(第二排右一為張璐 受訪者供圖)

今年,“問天”“夢天”實驗艙将陸續發射,國家太空實驗室即将建成。其中,

“問天”實驗艙中将開展植物、動物、微生物細胞等多項生命科學實驗,還會建造一個由魚、微生物、藻類組成的小型密閉生态系統。

“夢天”實驗艙中将建立世界上第一套由氫鐘、铷鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組。承載着這些實驗的剩餘十幾個科學實驗櫃将陸續進入太空,張璐後面的工作依然一刻不能停。

“我們會有一些新的實驗項目要和科學家對接,還要參與到一些實驗項目的研制。實驗櫃在軌10年可能會壞掉,有些東西可能會有故障,我們要把這些備品、備件提前準備起來。還要想辦法把更先進的技術帶到天上去,把原來的櫃子換掉,做一些新的科學載荷和新的科學設施研制。”

本文來源:中央廣電總台中國之聲(ID:zgzs001)

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