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上天入海吾将上下而求索

2019-03-05 19:10:32

■本报 陆琦

在太空和深海常驻,需要同一件“神器”。那是什么?没错,那就是空间站。

神舟、天宫、蛟龙,让我们“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的梦想成为现实。随着科技的进步,我们甚至开始计划在太空常驻,潜入深海工作、生活。理想很美好,那么,我们离这个目标还有多远?

太空实验室:建好更要用好

我国载人空间站工程已经中央批准实施,将于2022年前后建成并持续运行10年以上。“由于国际空间站(ISS)或将于2024年退役,我国的空间站可能成为21世纪30年代中以后,国际上在轨运行的近地轨道空间站,是我国空间科学与应用技术实现历史性跨越的重大机遇。”全国人大代表、中科院空间应用工程与技术中心高级顾问、中科院院士顾逸东在接受《中国科学报》采访时说。

顾逸东认为,空间站能否搞好要看两个方面。一方面是能不能建好,用先进的技术把空间站建起来,然后可靠运行很长时间。另一方面是能不能用好,空间站上开展的科学研究应当在中国建设科技强国的进程中以及国际空间科学发展史上留下浓重的一笔。

目前,我国空间站确定了8个研究方向:空间生命科学和生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文和天体物理、空间物理与空间环境、空间地球科学及应用、空间应用新技术实验。在空间站压力舱内安排了13个先进的科学实验室(科学实验柜),将开展生命、材料、流体、燃烧、基础物理等数百上千项成系列的空间科学实验研究。

“规划的研究项目中,既有研究生命现象的机理和本质、极低温度下的新物态和独特量子性质等一大批前沿的基础研究,又有非常重要的应用基础研究,比如流体、燃烧、材料、生物技术方向的科学项目。这些另辟蹊径到空间去开展的研究将为地面许多工业过程、高效清洁燃烧、动力系统、生物医药、材料设计和新材料制备等产业应用和科技发展,提供重要知识、方法和数据支撑。”顾逸东说。

在空间站舱外则部署了一些重大科学研究设施,如多功能光学设施,将以接近哈勃望远镜的高分辨率和比哈勃大两个量级的视场开展多色测光和无缝光谱巡天,研究宇宙加速膨胀和暗能量本质,检验宇宙学模型,研究恒星、黑洞、星系等多种天体的形成演化;正在论证的高能宇宙辐射和暗物质探测设施,可望以强大的能力和前所未有的灵敏度,研究银河系宇宙线成分能谱,探索和研究暗物质。

“这些项目将推动对宇宙和物质世界认识的飞跃。”顾逸东强调,除按航天标准研制先进可靠的有效载荷外,每一个空间项目都需要事先进行深入的科学研究、事后对数据和实验样品进行高水平分析。

“空间站不是一项单纯的工程,工程是基础,空间站科学和应用研究的成果是目的,想要搞得好、真正进入世界前沿是非常不容易的。”因此,顾逸东指出,大量的研究工作是在地面的前期和后期阶段,需要各方面的统筹支持,这一过程没有稳定的支持是不行的。

深海空间站:难度不亚于太空空间站

3月11日,科技部部长万钢在十二届全国人大五次会议会上透露,我国深海空间站的项目实施方案编制已经开始,预计两年内启动实施。

“建立深海空间站的难度并不亚于建立太空空间站。”全国人大代表、中国船舶重工集团公司第七○二研究所副所长、深海载人装备国家重点实验室主任颜开接受《中国科学报》采访时直言。

深海空间站是一个“母体”。它利用站载观察系统,直接操控所携带的无缆自治潜水器、水下吊车、有缆遥控作业潜器及配套的作业工具,适应不同对象的具体作业要求,成为在深海从事科学研究、资源勘探、检修维护作业等的移动工作平台。

颜开表示,与载人潜水器相比,深海空间站的作业体系将更为复杂,作业功能也更为丰富,可执行水下观察与探测、深海搜索与打捞、水下指控与供能、海底取样与研究等多种任务,具有长时间、全天候、大范围、大功率、载员多、不受洋面风浪条件影响等优势。

根据初步方案,未来的深海空间站设有专门的动力系统和载人居住舱,可以在海底停留几天甚至几个月,而且可同时容纳几十个人一起工作生活。它借助于对接系统实现与深海运载器对接,可以提供能源、食品的补给以及生命支持系统所需的原料如氧气等,同时,人员也可以通过运载器出入空间站。

深海探索面临的首要问题就是来自海水的巨大压力。航天员可以借助航天服从太空空间站自由出入,而如何让科学家从深海空间站自由进出,是一个棘手的问题。深海空间站与站载潜水器的对接,无论是技术要求还是操作难度,一点都不亚于宇宙飞船与太空空间站的对接。

“深海空间站是国际深海装备技术发展的前沿,也是衡量一个国家船舶科技水平的重要标志之一。

上天入海吾将上下而求索

”颜开表示,建设深海空间站将为我们探索海洋提供很大的便利,大大加深我们对海洋乃至地球的认识。与此同时,通过技术攻关解决一系列难题,将带动一大批相关技术和产业的发展。

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