中國空間站依托艙內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以開展兩百多項(xiàng)空間科學(xué)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)。在我國的黑龍江，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)牽頭建設(shè)，一個(gè)可以綜合模擬多類空間環(huán)境因素、具有國際領(lǐng)先水平的“地面空間站”——空間環(huán)境地面模擬裝置已經(jīng)投入試運(yùn)行，預(yù)計(jì)今年年底將完成驗(yàn)收。里面究竟有什么？來看記者的探訪。
月亮我們抬頭就能望見，但是想要登上月球卻不是那么容易的。記者來到地面空間站，替大家提前觸摸一下月球表面的月塵。地面空間站月球表面環(huán)境模擬艙，簡稱也叫月塵艙。月塵艙是怎么工作的呢？
月塵艙：模擬月球表面環(huán)境 為載人登月做準(zhǔn)備
哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長 李立毅：月塵艙里面一個(gè)大的真空倉，左邊位置外邊連接了一個(gè)電子槍，它是為了產(chǎn)生電子束，使月塵帶上負(fù)電，正面蜂窩狀的就是36盞氘燈，它用于產(chǎn)生紫外線，使月塵帶上比較低的電壓的正電。上邊是一個(gè)振動篩，它主要目的是為了模擬月球表面粉塵的揚(yáng)塵現(xiàn)象。月表環(huán)境綜合模擬艙，它的目的就是模擬多種環(huán)境，更接近真實(shí)的月球表面環(huán)境的狀態(tài)，來研究月塵在這種環(huán)境下的形成機(jī)制，以及它對航天器和航天服、航天員的影響，為我們將來的載人登月做好充分的準(zhǔn)備。
綜合輻射環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙：研究衛(wèi)星及其零部件空間環(huán)境效應(yīng)規(guī)律另外一個(gè)綜合輻射環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，它的模擬的空間環(huán)境因素會更多。這個(gè)環(huán)境模擬艙內(nèi)部的直徑是5米，全高是12米，內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)空間是6.35米。
哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長 李立毅：這個(gè)環(huán)境實(shí)驗(yàn)艙，我們的工作人員正在準(zhǔn)備做設(shè)備的聯(lián)合調(diào)試的工作。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，我們就可以模擬空間6大類環(huán)境因素，這也是世界上綜合的這些性能指標(biāo)和實(shí)際的空間環(huán)境最接近的一套模擬實(shí)驗(yàn)裝置，利用模擬的實(shí)驗(yàn)裝置可以對衛(wèi)星的零部件，還有各類航天器的材料器件，進(jìn)行空間環(huán)境效應(yīng)規(guī)律的研究和探索它的物理本質(zhì)。
李晶晶：剛才只是展示了大科學(xué)裝置的其中兩個(gè)“寶貝”，更多的“寶貝”它們一起作用，來模擬9大類的空間綜合環(huán)境，讓空間實(shí)驗(yàn)不再“難于上天”。
“大塊頭”有大智慧 為航天強(qiáng)國提供堅(jiān)強(qiáng)支撐
剛剛記者介紹的這兩個(gè)“寶貝”，只是“地面空間站”大科學(xué)裝置的一部分，在這個(gè)有50個(gè)足球場大小的園區(qū)內(nèi)，還有不少身懷絕技、有著大智慧的龐然大物。
在空間等離子體科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，兩個(gè)相當(dāng)于3層樓高、直徑為5米的大型真空模擬艙傲然挺立。它們將距離地表20公里以外的環(huán)境，“搬”進(jìn)了艙內(nèi)，在國際上首次實(shí)現(xiàn)三維地球磁層空間等離子體環(huán)境模擬。專家介紹，宇宙中到處分布著等離子體，太陽、星云、極光等都是等離子體。通常情況下，等離子體是比較溫和的，但當(dāng)發(fā)生太陽風(fēng)暴時(shí)，它會“變身”高能、高速粒子，被拋向外天空，就像一個(gè)失控的子彈，對運(yùn)行中的航天器，產(chǎn)生巨大的威脅。通過近十年研發(fā)，哈工大空間等離子體研究團(tuán)隊(duì)?wèi){借關(guān)鍵技術(shù)，在地面上模擬出太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的過程。
哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置空間等離子體物理研究室主任 金成剛：它的難點(diǎn)就是主要在于在瞬間產(chǎn)生、釋放一個(gè)大的能量（產(chǎn)生等離子體）。這樣的話我們可以對整個(gè)空間等離子體的分布、它的演化進(jìn)行一個(gè)更精確的、多點(diǎn)的測量，最終目的建立空間等離子的預(yù)報(bào)模型，為航天器的在軌運(yùn)行提供保障。
在空間磁環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，這個(gè)由七層電磁屏蔽材料構(gòu)成的像“套娃”一樣的結(jié)構(gòu)，叫做空間磁環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)。外太空磁場極其微弱，地球磁場是外太空磁場的近50萬倍。而在“套娃”結(jié)構(gòu)內(nèi)部，哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)了接近零磁的空間環(huán)境，在世界上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置 副研究員孫芝茵：你看這是最關(guān)鍵的內(nèi)層磁屏蔽，這是它的退磁電纜，當(dāng)門關(guān)閉以后，我們通過控制退磁電纜里面的電流，可以降低內(nèi)部空間的磁場。這是我們經(jīng)過五年研發(fā)后所獲得的最關(guān)鍵的核心技術(shù)。
零磁空間環(huán)境，為航天器發(fā)射前需要做的磁特性測試提供了地面實(shí)驗(yàn)條件。這一系統(tǒng)還能以極高的靈敏度，捕捉很多在地磁環(huán)境下無法測量的微弱磁場信號。此外，它在生物電磁信息研究領(lǐng)域也有很多應(yīng)用研究，能更精準(zhǔn)地捕捉到腦磁和心磁的信號，進(jìn)行腦科學(xué)等的研究與分析。
作為我國航天領(lǐng)域首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置可以綜合模擬九大類空間環(huán)境因素，創(chuàng)造真空、高低溫、零磁、微重力等地球上沒有的空間或星球表面環(huán)境。未來，保障航天員在艙外工作時(shí)的生命安全、提升航天器的使用壽命等許多需要抵達(dá)太空才能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，在這里就可以完成。目前，已有國內(nèi)外110余家高校和科研院所與哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置簽署了用戶協(xié)議，未來將有可能進(jìn)入“地面空間站”開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長 李立毅：我們期盼依托空間環(huán)境地面模擬裝置這一國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施 ，能吸引全國全世界的優(yōu)秀科學(xué)家來利用這里的平臺條件，開展高水平的科學(xué)研究，揭示空間環(huán)境與物質(zhì)作用的效應(yīng)規(guī)律及其物理本質(zhì)，為我們國家航天事業(yè)的快速發(fā)展提供理論、技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐。
