太空实验室，求索天地间 | 科技自立自强之路
“你们知道世界上最冷的地方在哪里吗？”
“就在我头顶。”
2023年9月21日，在“天宫课堂”第四课上
神舟十六号航天员桂海潮
指着身边的超冷原子物理实验柜说
与此同时
中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐
正在电视台“天宫课堂”的直播现场
给孩子们深入讲解国家太空实验室里的高科技
张璐等来自中国科学院的科学家
属于最了解太空实验的一群人
他们为国家太空实验室的诞生
提供了强有力的科技支撑
建立国家太空实验室
是中国早在30多年前就已明确的目标
1992年，我国批准实施载人航天工程
明确“三步走”的战略
“造船为建站，建站为应用”
这是我国载人航天工程建设发展的初衷
也是工程“三步走”战略实施过程中
一直努力的方向
载人航天工程确立之初
国家就把载人航天空间科学与应用的重任
交付给中国科学院
中国科学院建立了空间科学与应用研究研制体系
在载人航天工程第一步和第二步任务中
在对地观测、空间科学、应用新技术等领域
组织开展了60余项空间科学与应用任务
全新研制了600余台套有效载荷
取得了一批具备国际水准和国内开创性的成果
推动我国空间科学与应用水平整体跃升
进入空间站规划及建造阶段
中国科学院瞄准世界科技前沿及国家重大需求
前瞻制定了空间站空间科学与应用发展战略
规划并完成近30个重大研究设施攻关研制
2022年11月3日
“梦天”实验舱顺利完成转位
中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成
建成后的中国空间站
成为了一座国家太空实验室
也成为中国航天史上
规模最大、长期有人照料的空间实验平台
高精度时频系统、高微重力实验柜等设施国际首创
超冷原子物理实验柜、生命生态实验柜、
无容器材料实验柜等实验设施
达到国际领先或先进水平……
空间站正在成为我国当前
覆盖学科领域最全、在轨支持能力最强
且成为兼备有人参与和上下行运输等独特优势的
“国家太空实验室”
中国科学院牵头完成14个科学实验柜
它们共同的研制难点之一是“小”
相当于要把在地面上一整间屋子里的实验装置
塞进不到两立方米的柜子里
难点之二是实验柜要既轻便又牢固
用最小的重量搭载最多的科学载荷
难点之三是要有科学前瞻性
满足后续十年的科学实验需求
每一个科学实验柜都相当于一个综合性实验室
而柜子只有“方寸”大小
技术创新是唯一的办法
通过多次“材料优选、轻量化设计、
仿真分析、力学试验验证”
实验柜在柜体主结构不到100公斤的情况下
承重能力达到500公斤
载荷承载比比国际空间站实验柜高出两倍以上
但14个实验柜，也各有各的研制难点
高精度时频实验柜作为空间站中
最复杂的实验柜之一
在该研制项目立项后的一段时间
研制工作一直推进缓慢
到2019年，中国科学院整合全院资源
成立工程攻关组
自此之后
高精度时频实验柜的研制进入快车道
通过强强联合
中国科学院科研团队建成了
目前世界上在轨设计指标最高的空间时间频率系统
所有的努力都得到了最直接的回报
2024年5月1日凌晨
神舟十七号乘组回到地球的几个小时后
20多位科学家在空间应用中心的大厅里
满怀期待地等待着
总重量约31.5公斤
32种生命实验样品以及18种材料样品
经过拆包、称重、检测
连夜回到科学家手中
这些实验样品被科学家亲切地称为“太空特产”
之后
这些“太空特产”被科学家带回各自的实验室
从神舟十二号到神舟十七号
航天员先后乘坐6艘载人飞船
为科学家们带回了6批、300多份科学实验样品
包括中国科学院在内的
国内外百余家科研院所参与研究
科学家基于空间站返回样品
已经在空间生命科学与生物技术、空间材料科学、
微重力基础物理等多个领域取得重要研究成果
在国际一流期刊发表论文300余篇
这其中的每一项科研成果背后
都离不开太空实验室里
一个个科学实验柜的支撑
尽管成果丰硕
国家太空实验室的科研团队
仍没有停下脚步
他们还在做三件重要的事
一是每年滚动实施科学实验项目
二是规划新装置、新实验平台
三是加强成果推广与应用
不断获取应用效益
全文请见9月23日《中国科学报》将刊发的文章
太空实验室，求索天地间
责任编辑：宋同舟