中國空間站建成兩周年 多項科研獲重大突破

香港新聞網(wǎng)12月31日電 2024年12月30日，在即將迎來中國空間站全面建成兩周年之際，中國載人航天工程辦公室首次公開發(fā)布《中國空間站科學(xué)研究與應(yīng)用進(jìn)展報告》(2024年)(以下簡稱《報告》)。該報告對兩年來中國空間站科學(xué)研究與應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)性總結(jié)。報告顯示，截至2024年12月1日，中國空間站已在軌實(shí)施181項科學(xué)與應(yīng)用項目，取得的多項應(yīng)用成果為國際首次。

成為珍貴的“國家太空實(shí)驗(yàn)室”

2022年12月31日，中國空間站正式宣告建成。建成兩年來，中國先后組織完成4次載人飛行、3次貨運(yùn)補(bǔ)給、4次飛船返回任務(wù)，5個航天員乘組、15人次在軌長期駐留，累計進(jìn)行10次航天員出艙和多次應(yīng)用載荷出艙，開展多次艙外維修任務(wù)，并刷新了航天員單次出艙活動時長的世界紀(jì)錄，完成包括2名港澳載荷專家的第四批預(yù)備航天員選拔、低成本貨物運(yùn)輸系統(tǒng)擇優(yōu)并啟動研制等工作。目前，中國空間站在軌運(yùn)行穩(wěn)定、效益發(fā)揮良好。

《報告》介紹稱，憑藉長期微重力、宇宙輻射等獨(dú)特環(huán)境條件，再結(jié)合航天員親身參與、天地往返運(yùn)輸?shù)韧怀鰞?yōu)勢，中國空間站已然成為一座珍貴的“國家太空實(shí)驗(yàn)室”。

截至2024年12月1日，中國空間站已在軌實(shí)施181項科學(xué)與應(yīng)用項目，上行近2噸科學(xué)物資，下行實(shí)驗(yàn)樣品近百種，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)超過300TB，應(yīng)用成果極為豐碩。

據(jù)了解，在中國空間站已在軌實(shí)施的181項科學(xué)與應(yīng)用項目中，包括68項空間生命科學(xué)與人體研究領(lǐng)域的項目，69項微重力物理領(lǐng)域項目，44項空間新技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域項目。其中，包括多項“國際首次”，如國際上首次獲得空間發(fā)育的水稻和再生稻新的種質(zhì)資源、國際上首次實(shí)現(xiàn)空間人胚胎干細(xì)胞分化為造血干/前體細(xì)胞、國際上首次實(shí)現(xiàn)空間微重力條件下的冷原子干涉陀螺、國際上首個建立高通量在軌微生物防控試驗(yàn)平臺、國際上空間水生態(tài)系統(tǒng)在軌運(yùn)行最長時間等多項開創(chuàng)性成果。各領(lǐng)域科學(xué)團(tuán)隊著眼國家重大需求進(jìn)行深度挖掘，產(chǎn)出了系列原創(chuàng)性、前沿性、創(chuàng)新性成果，累計發(fā)表500多篇高水平SCI論文，獲得150多項專利，部分成果已實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，顯著推動我國空間科學(xué)與應(yīng)用快速發(fā)展。

“太空水稻”已實(shí)現(xiàn)大田種植

自1992年立項實(shí)施起，中國載人航天工程即提出“造船為建站，建站為應(yīng)用”的發(fā)展理念。《報告》顯示，在中國空間站開展的一百余項科學(xué)與應(yīng)用項目中，部分相關(guān)技術(shù)成果已推廣轉(zhuǎn)化至航天技術(shù)領(lǐng)域和民用行業(yè)。

《報告》顯示，在空間生命科學(xué)與人體研究領(lǐng)域，中國空間站實(shí)現(xiàn)了國際上首次在空間完成水稻“從種子到種子”的全生命周期培育，成功獲得空間發(fā)育的水稻和再生稻新的種質(zhì)資源，并在返回地面后實(shí)現(xiàn)了大田種植，證明在空間站發(fā)育的水稻種子具有活力和繁殖能力。該項研究也為未來載人深空探測中糧食的原位生產(chǎn)提供了直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)和理論基礎(chǔ);中國空間站開展的水生生態(tài)系統(tǒng)在軌穩(wěn)定運(yùn)行及斑馬魚培養(yǎng)，水生生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行43天，獲得了空間水生生態(tài)系統(tǒng)在軌運(yùn)行的最長國際紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了中國在空間站培養(yǎng)斑馬魚及在軌產(chǎn)卵的突破，該研究為未來構(gòu)建空間生態(tài)系統(tǒng)提供了良好的生物元件;利用生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜開展了空間微重力下的人胚胎干細(xì)胞的早期造血分化實(shí)驗(yàn)，首次在軌實(shí)現(xiàn)人多能干細(xì)胞分化出造血干細(xì)胞/前體細(xì)胞，為解決地面干細(xì)胞早期造血分化效率低的問題提供了新思路，為血液疾病患者提供更有效的治療方法，有望推動生物制造業(yè)的發(fā)展。

此外，針對長期失重導(dǎo)致骨丟失難題，項目團(tuán)隊自主研發(fā)的骨丟失對抗技術(shù)，現(xiàn)已成為空間飛行任務(wù)的防護(hù)措施構(gòu)成，對于地面老年骨質(zhì)疏松癥患者等人群的輔助治療具有良好應(yīng)用前景;聚焦長期航天飛行主要醫(yī)學(xué)問題，項目團(tuán)隊研制的穿戴式穴位刺激服及便攜式穴位刺激裝置，也已成為空間飛行任務(wù)防護(hù)措施的組成部分，該裝置還可應(yīng)用于極地科考、航海、潛艇、密閉環(huán)境、臥床實(shí)驗(yàn)等人員整體健康狀態(tài)評價與醫(yī)學(xué)防護(hù)，對地面心血管疾病、衰老退行性疾病的輔助治療也具有良好應(yīng)用前景。

在微重力物理領(lǐng)域，《報告》顯示，中國空間站在金屬及難熔合金凝固機(jī)理方面取得具有重要影響的系列科學(xué)發(fā)現(xiàn);在空間制備出了性能更優(yōu)的新型紅外探測器材料銦砷銻、層狀柔性半導(dǎo)體晶體銦硒等，有望研制出更高性能的原型器件。制備出了大尺寸拓?fù)涑瑢?dǎo)單晶、新型鐵基超導(dǎo)材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度相較地面同類材料更高。驗(yàn)證了抗空間輻射高性能鎂合金、凝膠復(fù)合潤滑材料、形狀記憶聚合物等材料的可靠性和穩(wěn)定性，已初步嘗試在不銹鎂合金衛(wèi)星電控箱、衛(wèi)星熱管、太陽能陣列和柔性太陽翼等方面應(yīng)用。

在空間新技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，《報告》介紹稱，在空間應(yīng)用新技術(shù)方向，中國空間站開展了國產(chǎn)高性能、復(fù)雜、新型電子元器件和傳感器等空間效應(yīng)機(jī)理研究及在軌驗(yàn)證，突破了長壽命抗輻照光纖及氣密封穿艙和基于微納結(jié)構(gòu)的薄膜衍射光學(xué)成像等關(guān)鍵技術(shù)。航天技術(shù)試驗(yàn)方向在新型元器件材料與工藝技術(shù)、空間熱管理技術(shù)、通信導(dǎo)航與控制技術(shù)、新型空間能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、食物再生技術(shù)、長期空間環(huán)境生物腐蝕防護(hù)技術(shù)等研究方向取得了系列重要進(jìn)展：實(shí)現(xiàn)了斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)首次在軌驗(yàn)證應(yīng)用;建立國際首個高通量在軌微生物腐蝕試驗(yàn)裝置，獲得了中國首批在軌環(huán)境下航天器材料微生物腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù);首次利用靶向加熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)了空間液態(tài)微藻由“生”變“熟”。充分利用天舟貨運(yùn)飛船的搭載機(jī)會，在軌驗(yàn)證了空間高效無線配電試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了氫氧燃料電池國內(nèi)首次空間環(huán)境發(fā)電等?？臻g新技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域的系列研究進(jìn)展已推廣轉(zhuǎn)化至航天技術(shù)領(lǐng)域和民用行業(yè)，有望在空間科學(xué)、空間應(yīng)用、空間技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用突破。

有望在暗物質(zhì)等方向取得成果

“目前，我們正在研制具有國際競爭力的2米口徑空間站巡天空間望遠(yuǎn)鏡(CSST)等一批重大研究設(shè)施。作為中國國家太空實(shí)驗(yàn)室，中國空間站將在今后10-15年的運(yùn)營中開展千余項研究，并大力開展科學(xué)普及和國際合作?！敝袊d人航天工程空間科學(xué)首席專家顧逸東介紹稱，空間站應(yīng)用的目標(biāo)是：在基礎(chǔ)前沿重要領(lǐng)域取得重大突破，進(jìn)入國際科學(xué)前列;在應(yīng)用基礎(chǔ)和新技術(shù)方面，取得系統(tǒng)性認(rèn)知和重大成果，解決國家重大需求，加強(qiáng)對經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人民健康方面科技供給，支撐科技強(qiáng)國建設(shè)。

據(jù)了解，在空間生命科學(xué)與人體研究領(lǐng)域，中國空間站將持續(xù)深化基礎(chǔ)生物學(xué)、生物技術(shù)及轉(zhuǎn)化、生命生態(tài)、生命起源研究，重點(diǎn)部署哺乳動物太空孕育、密閉生命生態(tài)等方向，進(jìn)一步揭示和認(rèn)識空間環(huán)境對生命各層次的影響機(jī)制和響應(yīng)變化規(guī)律，在干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)、藥物干預(yù)和研發(fā)、合成生物制造等先進(jìn)生物技術(shù)方面取得突破;在微重力物理科學(xué)領(lǐng)域，將持續(xù)開展金屬和合金微觀組織及宏觀性能調(diào)控機(jī)理研究，掌握空間晶體成核機(jī)制及生長規(guī)律，指導(dǎo)地面材料制備，解決“卡脖子”問題;在空間新技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，將重點(diǎn)面向近地、地月空間、未來載人深空探測與在軌服務(wù)等國家戰(zhàn)略需求，以創(chuàng)新航天應(yīng)用為驅(qū)動，持續(xù)開展前瞻性空間應(yīng)用項目、關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)項目和新型航天系統(tǒng)演示驗(yàn)證項目，推進(jìn)空間應(yīng)用、新型航天系統(tǒng)及應(yīng)用的能力提升。

值得一提的是，《報告》還公布了中國空間站在空間天文與地球科學(xué)領(lǐng)域的未來研究計劃。

《報告》顯示，巡天空間望遠(yuǎn)鏡有望在暗能量本質(zhì)和暗物質(zhì)性質(zhì)等宇宙學(xué)基本問題、星系與活動星系核、銀河系與近鄰星系等方向取得國際重大成果。高能宇宙輻射探測、伽馬射線偏振儀II圍繞暗物質(zhì)搜尋、宇宙線起源、極端天體演化等重要科學(xué)前沿問題有望取得突破。高分辨率溫室氣體點(diǎn)源探測、先進(jìn)遙感技術(shù)體制驗(yàn)證等為香港地區(qū)多個研究領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)支持。行星際塵粒采集與太空風(fēng)化研究有望深入理解太陽系形成與早期演化過程。

而在合作交流方面，《報告》提出，中國空間站將積極擴(kuò)大空間科學(xué)及應(yīng)用國際合作，參與和實(shí)施國際大科學(xué)計劃，堅持“和平利用、平等互利、共同發(fā)展”的原則，踐行共商共建共享，開放科學(xué)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大成果產(chǎn)出，共享科學(xué)成果，建立多元化的空間科學(xué)與應(yīng)用國際合作格局。