9月9日，執(zhí)行天宮二號飛行任務(wù)的運(yùn)載火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。 

我國天宮二號空間實驗室計劃于9月15日到20日之間擇機(jī)發(fā)射。9日上午天宮二號已垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射區(qū)，昨日，天宮二號發(fā)射任務(wù)迎來首次全區(qū)合練，這也是此前進(jìn)行的全系統(tǒng)合練之后的一次更重要的演練。

7月9日，天宮二號空間實驗室運(yùn)抵酒泉，開展發(fā)射場區(qū)的總裝和測試工作。9月9日，天宮二號空間實驗室與長征二號F T2火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射塔架。9月11日，天宮二號任務(wù)進(jìn)行了持續(xù)3個半小時的全系統(tǒng)發(fā)射演練。9月12日，發(fā)射“天宮二號”的長征二號F T2運(yùn)載火箭進(jìn)入加注前準(zhǔn)備。早前，天宮二號已被包裹在火箭整流罩里。

天宮二號空間實驗室發(fā)射后將開展在軌測試并建立自主運(yùn)行模式，并與神舟十一號載人飛船進(jìn)行對接。

天宮二號被稱為我國第一個真正意義上的空間實驗室，也是目前我國載人飛行時間最長的一個航天器。在完成發(fā)射之后，它將在太空完成三大任務(wù)——航天員中期駐留；推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加；在軌維修技術(shù)試驗。

看點(diǎn)1

艙內(nèi)設(shè)計更宜居方便天宮生活

天宮二號空間實驗室發(fā)射之后，將會有兩名航天員入住天宮，他們將在那里工作和生活30天，驗證航天員中期在軌駐留，這也是目前為止我國載人飛行時間最長的一次任務(wù)。

在一個失重的環(huán)境中生活30天，并不是一件容易的事。為此，天宮二號在內(nèi)部增加了很多貼心的設(shè)計，更加方便航天員的工作和生活。

天宮二號空間實驗室總設(shè)計師朱樅鵬表示，為給航天員創(chuàng)造一個更好的生活和工作環(huán)境，系統(tǒng)地開展了宜居性設(shè)計，包括衣食住行，聲光、艙內(nèi)裝飾、降低噪音等，并增加了一些輔助設(shè)施。

朱樅鵬介紹，這其中一個輔助設(shè)施，就是首次在天宮二號空間實驗室中使用可展開的多功能小平臺。有了它，航天員可以在上面寫字、吃飯、做一些科學(xué)實驗，生活工作兩不誤。在通信方面，天宮二號上為航天員配備了藍(lán)牙耳機(jī)和藍(lán)牙音響便于天地通訊。

此外，艙內(nèi)還用地板取代了地毯；艙內(nèi)燈光則采用米黃色色調(diào)，亮度可手動調(diào)節(jié)，并為每個航天員安裝了床前燈。

看點(diǎn)2

天宮二號裝備更豪華裝載量提高

天宮二號與2011年發(fā)射的天宮一號有什么不同？又有哪些技術(shù)上的突破？

天宮二號空間實驗室是在“天宮一號”基礎(chǔ)上研制的航天器，外形完全相同，卻承擔(dān)不同的任務(wù)——“天宮一號”是目標(biāo)飛行器，主要執(zhí)行的是和載人飛船配合完成空間交會對接試驗任務(wù)；而“天宮二號”則是我國第一個具備太空補(bǔ)加功能的載人航天實驗室，要第一次實現(xiàn)航天員30天駐留、第一次試驗推進(jìn)劑太空補(bǔ)加技術(shù)，以及開展大規(guī)模的科學(xué)實驗。

中國航天科技集團(tuán)公司五院空間實驗室系統(tǒng)副總設(shè)計師廖建林介紹，“天宮二號”不僅裝備更豪華、裝載量提高、內(nèi)部環(huán)境更好，搭載的設(shè)備也更先進(jìn)。

值得一提的是，“天宮二號”的系統(tǒng)設(shè)計是模塊化的，也就是說它出現(xiàn)問題時可以快速更換和在軌維修，這在國內(nèi)空間領(lǐng)域?qū)儆谑讋?chuàng)。

看點(diǎn)3

“天宮二號”將進(jìn)行14項空間科學(xué)實驗

作為我國首個真正意義上的太空實驗室，“天宮二號”空間實驗室除了要驗證航天員在軌中期駐留，還將開展14項空間科學(xué)和應(yīng)用實驗，這也是我國載人航天史上空間科學(xué)任務(wù)最多的一次。那么，究竟有哪些科學(xué)實驗進(jìn)入到了這個空間實驗室？又會對我國科研和百姓生活帶來哪些影響？

“天宮二號”分為實驗艙和資源艙兩個艙段，利用其實驗室平臺的支持能力，空間應(yīng)用系統(tǒng)安排了一批體現(xiàn)科學(xué)前沿和戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展方向的科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)。

主要涉及微重力基礎(chǔ)物理、微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、空間天文探測、空間環(huán)境監(jiān)測、對地觀測及地球科學(xué)研究應(yīng)用以及應(yīng)用新技術(shù)試驗等八個領(lǐng)域。

具體包括空間冷原子鐘實驗、綜合材料制備實驗、高等植物培養(yǎng)實驗，伽瑪暴偏振探測等空間科學(xué)實驗與探測項目；寬波段成像光譜儀，空地量子密鑰分配試驗、伴隨衛(wèi)星飛行試驗等應(yīng)用和新技術(shù)試驗項目等，共計14項。除了伽瑪暴偏振探測是與國外科學(xué)家合作聯(lián)合研究外，其余13項科學(xué)實驗將全部由我國科學(xué)家自主完成。

航天員搭乘神舟十一號飛船與天宮二號對接后，也將會直接參與操作其中的兩項實驗，分別是綜合材料制備實驗和高等植物培養(yǎng)實驗。中科院空間應(yīng)用中心有效載荷運(yùn)控中心主任郭麗麗介紹，天宮二號也是未來空間站的一個雛形，它是真正意義上一個空間實驗室。為充分利用這個實驗室的資源，安排了比較豐富的科學(xué)應(yīng)用項目。

空間冷原子鐘

有望實現(xiàn)3千萬年誤差一秒

天宮二號空間實驗室將開展的實驗中，包括了空間科學(xué)物理領(lǐng)域重點(diǎn)項目——空間冷原子鐘實驗，有望實現(xiàn)3千萬年誤差一秒的超高精度，對衛(wèi)星定位導(dǎo)航等生產(chǎn)生活及引力波探測等空間科學(xué)研究將產(chǎn)生重大影響?？臻g冷原子鐘可以將航天器自主守時精度提高兩個數(shù)量級，大幅提高導(dǎo)航定位精度。

這個“長相”與我們?nèi)粘Ｋ玫溺姳硗耆煌暮谏珗A柱體，也是人類歷史上第一臺空間冷原子鐘。據(jù)介紹，日晷、水鐘、沙漏等計時裝置，其誤差為一天15分鐘。此后發(fā)明的機(jī)械鐘表，一年誤差約1秒。原子鐘出現(xiàn)后，人類計時的精度以幾乎每十年提高一個數(shù)量級的速度飛速發(fā)展。

將冷原子鐘放置在太空，對其他衛(wèi)星上的原子鐘進(jìn)行時頻傳遞和校準(zhǔn)，相比從地面向太空發(fā)射時間信號，由于避免了大氣和電離層的種種干擾誤差會更小。這一技術(shù)應(yīng)用到全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，其精度將大幅度提升。

高等植物培養(yǎng)

太空“溫室”種植水稻擬南芥

人類生存的食物和能量來源絕大部分都由植物提供，如何在太空中種植物，成為人類長期在太空居住所必須解決的問題。在即將發(fā)射升空的“天宮二號”實驗室內(nèi)，高等植物培養(yǎng)也是眾多科學(xué)任務(wù)中唯一的生命科學(xué)實驗。

現(xiàn)實情況下，在微重力的太空種植植物更加困難。此次“天宮二號”所搭載的高等植物培養(yǎng)裝置，就將在微重力的環(huán)境下搭建起一個溫度舒適、光照可控的迷你“溫室”。在這個溫室內(nèi)，所種植的是糧食作物的典型代表水稻和綠葉植物的典型代表擬南芥。

中科院上海生科院植物生理生態(tài)研究所研究員鄭慧瓊表示，以前沒有做過從種子到種子整個周期的生長實驗，天宮二號是我國第一次在空間進(jìn)行種子到種子的實驗。

鄭慧瓊表示，這次從空間帶回來的種子要進(jìn)行分析，看看種子里面的成分有沒有發(fā)生改變，改變的原因是什么。

為獲得植物太空發(fā)育全過程的圖像，培養(yǎng)箱內(nèi)還安裝了三部相機(jī)，其中兩部為可見光相機(jī)，另一部則為具有特殊功能的熒光相機(jī)，用來研究綠色熒光蛋白標(biāo)記的開花基因。

“植物開花與重力的關(guān)系，是這次空間實驗我們要重點(diǎn)考察和研究的內(nèi)容。”鄭慧瓊說。

早前報道： 天宮二號上天后將進(jìn)行哪些科學(xué)實驗？ 

天宮二號該項目副主任設(shè)計師、中國科學(xué)院力學(xué)研究所段俐研究員

據(jù)中國科普博覽9月8日報道，作為“天宮一號”的“繼承者”，天宮二號即將進(jìn)行的各類實驗達(dá)到了史無前例的14項，堪稱中國航天史上“最忙碌”的空間實驗室。那么即將“上崗”的天宮二號都搭載了哪些讓人不明覺厲的科學(xué)實驗項目？科學(xué)家“上天入地”不辭勞苦探索的科學(xué)問題究竟有怎樣的價值？

奇特的熱毛細(xì)對流現(xiàn)象

在空間環(huán)境完全失重的特殊條件下，由表面張力驅(qū)動的熱毛細(xì)流動成為主要的自然對流形式，它也是影響空間流體熱、質(zhì)輸運(yùn)過程的主要因素。那么，熱毛細(xì)現(xiàn)象是一種怎樣奇妙的物理過程呢？段俐研究員解釋說，熱毛細(xì)對流，是一種與流體表面或者界面相關(guān)的熱對流現(xiàn)象。眾所周知，在流體的交界面上存在著分子與分子之間的相互作用力也就是表面張力，而隨著溫度的變化，表面張力的大小也會發(fā)生相應(yīng)的變化。所以，當(dāng)流體交界面上的溫度分布不均勻時，就會造成在不同的位置表面張力的大小不同，從而形成驅(qū)動流體流動的現(xiàn)象，這就是熱毛細(xì)對流。

此外，熱毛細(xì)對流現(xiàn)象在實際工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，特別是高質(zhì)量晶體生長過程。然而，時至今日科學(xué)家對熱毛細(xì)流動的認(rèn)知仍然十分有限。因此，開展熱毛細(xì)對流的研究有助于人類更好地進(jìn)行空間探索和應(yīng)用。

精妙的“液橋”實驗裝置

液橋作為一種典型的熱毛細(xì)流動體系，也是晶體生長重要的方法-浮區(qū)法的模型，也是此次天宮二號熱毛細(xì)對流空間實驗項目的主要實驗裝置。

液橋?qū)嶒炑b置示意圖

上圖是液橋模型的簡要示意，液體位于上下兩個碟片之間，分別對上下兩個碟片進(jìn)行不同溫度加熱形成溫度差，從而在液體表面形成熱毛細(xì)對流。段俐介紹說，該實驗設(shè)備可通過控制完成注液、拉橋、清橋、溫度控制、溫度和圖像采集及打包傳輸?shù)炔僮鳌Ｆ渲?，實驗用的流體介質(zhì)-硅油被儲存在液缸內(nèi)，空間實驗時，通過高精度PI電機(jī)牽引實現(xiàn)注液、拉橋，最后完成建橋這一過程，液橋的高徑比和體積比參數(shù)由拉橋和注液電機(jī)控制實現(xiàn)。同時，段俐特別介紹說，這個設(shè)備里設(shè)計安裝了清橋系統(tǒng)，一旦在太空實驗過程中出現(xiàn)斷橋現(xiàn)象，可以通過電機(jī)驅(qū)動清橋系統(tǒng)擦洗橋柱實現(xiàn)再建橋過程，這也是此次項目實驗裝置的重要特色之一。

天宮二號該項目副主任設(shè)計師、中國科學(xué)院力學(xué)研究所段俐研究員段俐表示，整個實驗過程，將被位于液橋一左一右一近景一遠(yuǎn)景的兩個CCD圖像傳感器進(jìn)行圖像的采集，觀測液橋的形貌，判斷液橋體積變化和斷橋與否?？臻g實驗過程中，科學(xué)家將通過控制軟件同時完成數(shù)據(jù)下傳和指令上傳的雙向傳輸，不僅可以通過提前輸入程序來進(jìn)行實驗，也可以根據(jù)實驗實際需求注入指令進(jìn)行科學(xué)操作，從而實現(xiàn)天地互動。

必不可少的地面實驗

除了隨天宮二號“上天”的實驗裝置，在地面還預(yù)先設(shè)置了相同的實驗裝置，那么設(shè)置地面實驗的必要原因又是什么呢？段俐研究員解釋說，鑒于空間實驗機(jī)會少且費(fèi)用極高，而且熱毛細(xì)對流現(xiàn)象與其影響因素之間的關(guān)系并不是用簡單公式就可以準(zhǔn)確描述的，這就需要地面實驗為空間實驗的順利進(jìn)行提供科學(xué)合理的參考范圍，為空間實驗的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

在地面環(huán)境中，科學(xué)家們搭建了大尺寸液橋?qū)Ρ葘嶒炂脚_，采用和空間實驗一樣的多路溫度采集裝置。此外，為了更加全面的觀測液橋的流動機(jī)制，針對實驗需求，加工了藍(lán)寶石和紅外橋柱，分別采用粒子圖像測速技術(shù)和紅外熱像儀觀測液橋流動的速度場和溫度場。通過地面實驗，科學(xué)家們積累了大量實驗數(shù)據(jù)，為空間實驗的順利開展“預(yù)熱”：首先，在地面大尺寸液橋?qū)嶒炇状悟炞C了胡文瑞院士提出的體積比效應(yīng)，測定了晶體幾何參數(shù)對于臨界條件的影響；第二，測定液橋界面溫度場，得到對流模式轉(zhuǎn)換：得到了較完整的流場模式轉(zhuǎn)換過程；第三，觀測液橋速度場，得到流場結(jié)構(gòu)和兩次轉(zhuǎn)捩；第四，分析和研究流體流動體系失穩(wěn)和分岔轉(zhuǎn)捩過程及其振蕩行為。這些精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)都將成為天宮二號空間實驗過程中的重要支撐。

天宮二號熱毛細(xì)對流空間實驗項目部分實驗裝置

“功成身退”的天宮一號值得紀(jì)念，今夏接力“上崗”的天宮二號空間實驗室則將開創(chuàng)更多的“第一次”，在此基礎(chǔ)上，中國將在2020年前后建成永久性空間站，并在2022年全面運(yùn)行?；叵氘?dāng)年國際空間站項目將中國拒之門外，如今中國卻表示：“我們歡迎國際合作。”隨著科技實力的不斷增強(qiáng)，中國正在實現(xiàn)由航天“大”國到航天“強(qiáng)”國的華麗轉(zhuǎn)身。