太空實(shí)驗(yàn)知多少

朱婉萍

人類的活動(dòng)范圍經(jīng)歷了從陸地到海洋，從海洋到大氣層，再?gòu)拇髿鈱拥酵鈱涌臻g的逐步擴(kuò)展過(guò)程。航天技術(shù)是人類20世紀(jì)最偉大的技術(shù)成果之一，太空資源的開發(fā)利用促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步，改變了人們的觀念和生活。大規(guī)模開發(fā)利用太空資源，是21世紀(jì)人類拓展生存空間的有效手段。

在空間環(huán)境資源的開發(fā)利用上，各航天大國(guó)進(jìn)行了不懈的探索。在國(guó)際空間站上，由美國(guó)、日本、歐洲和俄羅斯等國(guó)提供的6個(gè)實(shí)驗(yàn)艙所組成的實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用了當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工具，讓世界許多國(guó)家的生物、化學(xué)、物理以及其他學(xué)科的研究得以在這里進(jìn)行。它的建設(shè)可為人類在新世紀(jì)觀察地球及進(jìn)行科學(xué)研究提供一個(gè)前所未有的場(chǎng)地。

在國(guó)際空間站里，科學(xué)家將進(jìn)行蛋白質(zhì)晶體研究、微重力下的生命科學(xué)研究、生物反應(yīng)器研究、空間的火、流體和金屬研究等，這些研究對(duì)人類更深入地解開蛋白質(zhì)、酶和一些病毒之謎，生產(chǎn)出新的材料、實(shí)現(xiàn)太空永久居住等將產(chǎn)生重大影響，為生物、醫(yī)藥和工業(yè)的進(jìn)步，改善地球人的生活條件和未來(lái)地外旅行開辟途徑。同時(shí)，還將打開人類長(zhǎng)期探索太陽(yáng)系的大門。

材料加工實(shí)驗(yàn)。前蘇聯(lián)從1980年至1990年在空間站上進(jìn)行了500項(xiàng)材料加工實(shí)驗(yàn)，范圍涉及金屬和合金、光學(xué)材料、超導(dǎo)體、電子晶體、陶瓷和蛋白質(zhì)晶體等。如今，空間生長(zhǎng)砷化鎵晶體已成為最有希望的商品。

在微重力流體科學(xué)方面，通過(guò)對(duì)當(dāng)代物理學(xué)許多前沿理論、實(shí)踐課題的研究，如臨界點(diǎn)現(xiàn)象、表面行為、液滴燃燒、顆粒云等，揭示出許多新的規(guī)律，一些新興產(chǎn)業(yè)由此應(yīng)運(yùn)而生。

在加工工藝方面，已取得的新工藝有皮殼工藝、無(wú)熔器加工工藝、電泳工藝等，這些工藝既進(jìn)一步促進(jìn)空間材料生產(chǎn)的發(fā)展，又為改進(jìn)地面材料生產(chǎn)指明了方向。

從太空材料加工實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，空間是發(fā)展半導(dǎo)體金屬材料、新型工藝、復(fù)合材料等的理想場(chǎng)所，同時(shí)又為未來(lái)在空間站或外星上建立長(zhǎng)期居住基地提供受控生態(tài)環(huán)境及生命保障體系做了理論上和技術(shù)上的準(zhǔn)備。

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。幾十年來(lái)，宇航員在太空中進(jìn)行了一系列生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要是對(duì)生物體物質(zhì)、能量循環(huán)及調(diào)節(jié)研究的生物圈研究；利用微重力促進(jìn)生命進(jìn)程研究及對(duì)微重力環(huán)境如何影響地球上生物機(jī)體的形成、功能與行為研究的重量生物學(xué)研究；對(duì)暴露在空間高能環(huán)境中的生物體損傷與防護(hù)研究的輻射生物學(xué)研究。

在空間站里，還進(jìn)行了生物體培養(yǎng)。在空間微重力條件下進(jìn)行生物體組織培養(yǎng)，可以避免地面重力條件所造成的對(duì)流和沉淀作用，獲得比地面條件下更好的效果。

該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)不僅有助于加深人們對(duì)空間環(huán)境適應(yīng)情況的理解，同時(shí)，作為未來(lái)在空間站或外星建立動(dòng)植物養(yǎng)殖場(chǎng)的可行性研究的重要組成部分，對(duì)人類未來(lái)向空間移民計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

我國(guó)十分重視開發(fā)空間資源，一直把空間技術(shù)作為國(guó)家總體發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。在科學(xué)試驗(yàn)方面，以微重力、空間環(huán)境和空間生命科學(xué)及新技術(shù)試驗(yàn)為重點(diǎn)，開展開發(fā)利用太空環(huán)境資源的研究，主要以返回式衛(wèi)星和“神舟”飛船為載體。

在中國(guó)載人航天計(jì)劃中，從一開始就選取重點(diǎn)項(xiàng)目，突出有限目標(biāo)，把對(duì)太空資源開發(fā)利用研究和載人航天效益工程結(jié)合起來(lái)?！吧裰邸憋w船開展的大規(guī)模太空材料生長(zhǎng)、生命科學(xué)和生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，將開創(chuàng)中國(guó)太空資源開發(fā)利用研究的新局面。

人口的急劇增長(zhǎng)，使地球人正面臨著能源危機(jī)，在新世紀(jì)，人類正計(jì)劃從月球和太陽(yáng)中獲得更多的能源。因此，重返月球和充分利用太陽(yáng)能、建造太空發(fā)電廠的計(jì)劃被提上了日程。

專家預(yù)計(jì)，到21世紀(jì)中期，世界上首次火星載人飛行有望實(shí)現(xiàn)；永久性載人空間站的正常運(yùn)行，各種空間平臺(tái)、天地往返系統(tǒng)等的配套，將會(huì)使空間天文觀測(cè)及對(duì)地監(jiān)測(cè)進(jìn)入新境界；空間通信和導(dǎo)航的發(fā)展將使地球變得越來(lái)越??；空間加工和生產(chǎn)的產(chǎn)品將進(jìn)入市場(chǎng)；空間旅游業(yè)也將興起；如果進(jìn)展順利，首批月球居住點(diǎn)將建成運(yùn)行。

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模開發(fā)空間寶貴資源、讓太空資源造福人類，已成為世界上各航天國(guó)家航天活動(dòng)的主旋律。