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　　2016年9月9日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地，天宮二號準備完畢，正在轉場準備工作中。視覺中國供圖（資料圖片）
　　航天員陳冬和幾位載人航天工程系統(tǒng)總設計師最近一次公開露面，是在今年9月的一場發(fā)布會上。頗為罕見的是，這些航天人聚首，沒有大談火箭、飛船的工程進展或是月球、火星的探測計劃，而是聊起了看似風馬牛不相及的生菜、擬南芥、高等植物的栽培，以及拗口的量子密鑰、伽瑪暴、冷原子鐘、空間液橋等科學問題。
　　在我國第一個真正意義上的太空實驗室——天宮二號剛過完兩歲生日、在軌設計壽命即將到來之際，人們將視線焦點，回歸到這一國家工程的科學和應用問題上來。
　　兩年前的中秋之夜，天宮二號發(fā)射升空。在此前后，一艘艘神舟飛船奔向太空，緊跟著還有天宮、天舟，以及不時傳出的空間交會對接、推進劑在軌補加等技術突破。不斷有人發(fā)問：這些耗費了巨大人力物力的工程究竟為了什么？
　　就是科學和應用。航天人很清楚其中的脈絡，甚至從一開始就定下了目標。正如中國載人航天工程辦公室副主任林西強所說，該工程自1992年立項實施起，即提出“造船為建站，建站為應用”，建造神舟飛船，是為建設空間站提供天地往返運輸工具，而建造空間站，是為開展大規(guī)?？臻g應用提供平臺。
　　作為未來空間站的雛形，天宮二號截至目前已在太空遨游超過730天，其中不間斷進行的空間科學實驗、空間應用與技術試驗多達14項，是我國歷次載人航天任務中應用項目最多的一次。也因此，被稱作我國“最忙碌”的太空實驗室。
　　探索腳步不曾停歇
　　陳冬回到地面后，他以“太空實驗員”的身份交了一份科學作業(yè)。其中，他和景海鵬在天宮二號親手播種、澆水、施肥、間苗的植物栽培驗證試驗有了一個好消息：長成了9棵綠油油的生菜。
　　“我們可以驕傲地說，通過我們的雙手實現了地面科技人員的太空夢想?！标惗f。
　　這只是天宮二號兩年太空之旅的一個縮影。去年9月，我國第一艘貨運飛船天舟一號完成最后一次“太空加油”后，便和天宮二號分離，留下后者在高度約400公里的軌道獨自遨游。
　　盡管天宮二號暫時淡出公眾視線，航天員也回到了地面，但與之有關的探索腳步并未停歇，等待它的是一項接一項試驗和任務，繼續(xù)地球觀測和空間科學實驗、應用技術試驗的“忙碌”模式。
　　說起過去兩年的天宮二號，載人航天工程空間應用系統(tǒng)副總設計師呂從民一口氣連說了5大成果，其中不乏多個“國內首個”“國際領先”。
　　比如天宮二號搭載的空間冷原子鐘，是國際上首臺在軌運行的冷原子鐘，其精度達到3000萬年誤差小于1秒，將目前人類在太空的時間計量精度提高了1~2個數量級。
　　就在天宮二號兩歲生日前的兩個月，國際學術期刊《自然·通訊》刊登了這一來自中國的論文。中國科學院上海光學精密機械研究所研究員、空間冷原子鐘分系統(tǒng)主任設計師劉亮告訴記者，近年來，空間冷原子鐘的研制成為各國競爭的焦點，而中國科研人員突破熱原子鐘的局限，提出空間冷原子鐘總體技術路線，最終將冷原子鐘送上太空。
　　天宮二號還幫科學家收獲了一些 “意外”發(fā)現。
　　以天宮二號上的三維成像微波高度計為例，這是迄今對地球進行成像觀測的電磁波頻率最高的雷達。中國科學院國家空間科學中心微波遙感技術重點實驗室副主任張云華說，自2016年9月22日首次開機以來，該高度計以前所未有的1到8度視角從太空對地球海洋和陸地進行觀測，以這一獨特視角所獲取的觀測數據呈現了很多獨特現象。
　　“甚至有一些結果完全出乎了我們的意料?！?張云華說，從該設備的角度來觀測，海洋和陸表水體呈現出非常強的反射，而陸地很暗，能夠將一些較小的海島分辨出來，在強雜波的背景下，甚至能觀測到大量不同大小船只的尾跡。
　　林西強還曬出一份屬于載人工程的“科學成績單”：該工程實施以來，空間應用領域成果獲得國家科技進步特等獎2次，取得省部級科技進步獎90余項，取得專利400余項，發(fā)表核心期刊論文1000多篇。
　　尋找更多可能性
　　一個追問是：為何非要到太空去，有些科學實驗在地面上是否也可行？
　　科學家通常給出的一個解釋是：只有在那里，才能獲得持續(xù)的微重力環(huán)境。也因此，很多實驗都被冠以“某某微重力科學實驗”。
　　微重力，即某種意義上的“失重”。在一個空間中，當微重力水平達到了10^-3g或10^-4g，就處于“失重”狀態(tài)。盡管地球上高度百米的落塔也能“制造”失重，但只能夠給科學家提供短短3.5秒的微重力時間。要獲得更長的微重力時間，還是要到太空去。
　　至于失重飛機、高空氣球-落艙、探空火箭，這些短時微重力平臺的局限是，不足以滿足科學實驗需要的微重力時間。中國科學院力學研究所研究員康琦告訴記者，相比于重力環(huán)境，失重是一種極端物理條件——極端，給人類探索未知帶來了更多可能。
　　在天宮二號中，康琦及其團隊就帶來一項名為“液橋”熱毛細對流的多樣性實驗，他說，為生產出高質量的半導體材料，就要科學控制單晶硅在晶體生長過程中浮力對流和熱毛細對流的影響，而太空特有的微重力環(huán)境，可以讓科學家深入剖析熱毛細對流的真實過程。
　　除了微重力之外，廣袤太空還蘊藏著強輻射、高溫、深冷等資源，這些都是地球無法具備的條件。載人航天工程空間實驗室系統(tǒng)總設計師朱樅鵬告訴記者，這些太空資源為人類探索生命起源、開展基礎科學和前沿技術領域的研發(fā)提供了最新的試驗場。
　　還有一個原因：人類自身的探索需要。
　　迄今為止，我國只進行過6次載人飛行，把11名航天員送上太空，相比全球逾1000人次的總數量，次數并不多，時間也不算長。
　　載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設計師黃偉芬說，完成歷次飛行任務的同時,航天員系統(tǒng)都要利用載人飛行的機會，絞盡腦汁、見縫插針圍繞“人”的問題——比如，在健康、行為能力上下功夫、做研究。
　　這關乎中國人究竟能在浩瀚的宇宙深空中看到多深、行至多遠。陳冬作為親歷者，認為這些實驗“非常重要和必要”。
　　他舉了一個例子，隨著飛行時間的延長，航天員的視力會受到影響。在實驗艙內工作生活始終是在噪音下，聽力發(fā)生變化，有些變化是不可逆的，而且對睡眠、心情會有影響，進而對工作產生影響。
　　“這些實驗都是為了研究人在失重環(huán)境下身體各功能發(fā)生的某些變化，從而提出有效的預防和保護措施”。陳冬說，人是載人航天的主體，要持續(xù)關注人的健康保障問題，把相關實驗繼續(xù)做下去。
　　風景總在最險處
　　每一次載人飛行任務中，航天員毫無疑問都會成為焦點。這一次，33天的太空駐留是我國歷次載人任務中時間最長的一次。
　　陳冬把自己的姿態(tài)放得很低。他說，地面科學家設計了非常好的各種實驗，他和景海鵬在太空就是科學家的“眼睛和手臂”。
　　天宮二號實驗過程中部分擬南芥樣品，最后由景海鵬和陳冬直接參與回收。這也是我國航天員首次參與生物樣品的回收，為植物學家的后續(xù)分析提供了第一手材料。
　　陳冬甚至還生出一個做“科研型”航天員的念頭，“希望自己可以獨立設計實驗，將來在太空中再去親手完成它，那種感覺一定非常奇妙”。
　　不過當景海鵬和陳冬回到地面后，人們不禁好奇：地面的科學家如何跨越空間障礙，“進入”距地400公里的天宮二號操作實驗？
　　這就不得不提一個被稱作“太空實驗大管家”的角色——中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運控中心。
　　該中心主任郭麗麗說，不管太空實驗多么復雜，運控中心就像“在太空運營一盤巨大的電子游戲”，通過應用需求分析、時間窗口計算、資源調配等，讓各種不同類型的有效載荷有序、高效在軌開展工作。
　　迄今為止，作為連接起科學家與天宮二號的橋梁和紐帶，有效載荷運控中心值守天宮二號科學實驗和技術試驗700多天，安排任務2萬余次，控制指令10萬余條，獲取的數據有幾百TB。
　　這并不容易。就在10月初，由于陀螺儀再次出現故障，著名的哈勃太空望遠鏡已暫停運轉。而今年8月，國際空間站出現漏氣，專家和宇航員緊急“打補丁”。2014年1月，國際空間站貨運飛船對接計劃推遲，背后是太陽耀斑作祟。
　　“這些案例都涉及不太大眾化的名詞‘空間環(huán)境’‘空間天氣’ ，以及背后大家難以想象的危險。”中科院國家空間科學中心研究員張賢國說，像太陽耀斑、軌道大氣、隕石碎片這些空間環(huán)境因素，都會影響航天器的運行安全。
　　正應了一句老話，風景總在最險處。天宮二號也是如此。
　　那是在南大西洋的上空，存在著一個磁場異常區(qū)域，不少低軌道衛(wèi)星路過時會發(fā)生故障，堪稱低軌衛(wèi)星的“噩夢區(qū)域”。其三維分布為下小上大的倒漏斗形，下邊界在200公里，但從未有實測結果。
　　張賢國透露，前段時間，天宮二號主動降軌到300公里的高度，讓中國科學家拿到了最接近“噩夢區(qū)域”下邊界的探測結果，“對南大西洋異常區(qū)建模具有不可替代的作用”。
　　張賢國說，300公里的高度被稱為臨界軌道，在此高度以下，航天器的在軌壽命非常短，天宮二號能夠主動降軌，讓中國人“在最險處看到風景”——這就是探索未知的風險與回報。
　　飛入尋常百姓家
　　在太空，景海鵬、陳冬接受了一項特殊的挑戰(zhàn)：他們將水由下往上注入一個特制的玻璃茶杯，沖泡出一杯普洱茶。失重狀態(tài)下，景海鵬以頭朝下的倒立姿勢將這杯茶一飲而盡。
　　“味道美極啦！”這是景海鵬喝完茶之后發(fā)出的感嘆。這杯在太空沖泡的普洱茶來自云南省，是我國包括太空育種、以核桃乳為主的航天級食品標準在內的太空生物科技產業(yè)的一個縮影。
　　事實上，載人航天不僅僅屬于星辰和遠方，其中一些尖端科學技術已經或正在飛入尋常百姓家，比如“尿不濕”、 方便面里的“脫水蔬菜包”，以及也被開發(fā)成噴發(fā)定型摩絲等，都是來自國際航天領域的成果。
　　朱樅鵬告訴記者，我國在過去20多年，也利用十艘神舟飛船和天宮一號、天宮二號，搭載了上千種作物種子、試管苗、生物菌種和材料，擁有了經過航天搭載的農作物共計9大類393個品系，已育成并通過國家或省級鑒定的新品種達到近百個，已大規(guī)模在農業(yè)生產中推廣應用。
　　景海鵬、陳冬返航后，就帶回了從天宮二號上取回來的水稻、小麥、辣椒、甜瓜、豆角、南瓜、西葫蘆、黃瓜、葫蘆、冰菜、山桐子、苦蕎等種子。如今，這些在太空逛了一圈的種子已經在地球的太空育種基地安了“家”。
　　未來，太空育種技術還會被用于解決空間站里航天員的食品自給問題，中國空間站有望成為浩瀚蒼穹里一座“會飛的農場”。
　　林西強透露，9月20日，天宮二號空間實驗室運營管理委員會會議研究決定，天宮二號在軌飛行至2019年7月，之后受控離軌。
　　接下來，就輪到空間站出場了。
　　按照林西強的說法，空間站建造完成后，將在軌運營10年以上，應用載荷可在軌更換，“僅從首次入軌攜帶規(guī)?？矗啾忍鞂m二號空間實驗室提升10倍以上”。
　　呂從民說，那將是我國航天史上規(guī)模最大的國家級太空實驗室，是多少科學家的夢想平臺。到那時，除了航天員，科學家也有機會飛向太空，可以親手操作自己精心設計的實驗。而且，待的時間更長。
　　——三個月，半年，甚至更久。
　　（原載于《中國青年報》 2018-10-16 12版）