張偉：太空實驗“飛天”之前

王雅靜

2018年，太空中，一顆小小的種字在天宮二號實驗室培養(yǎng)箱中沉睡。地球上，守在大屏幕前面的所有科研人員一直都在密切關(guān)注它的生長情況。相關(guān)科研工作者經(jīng)過地面遙控技術(shù)對種子進行澆水、溫度控制等悉心的照料，第一次在太空中順利完成了從種子到種子生長的過程。這小小的種子隨后被帶回地球進行研究，它的生長對7人類來說，可能是未來人類移民其他星球必需的一項技術(shù)。

這項實驗是張偉與團隊遴選的諸多太空實驗項目中的一個。作為載人航天發(fā)展戰(zhàn)略研究工作的主要負責人，張偉肩負著太空實驗項目遴選的重要責任。他說道：“未來空間站的建成將會支持開展更多的項目。每一項實驗都孕育著重大科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破?！?h3>張偉

中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心戰(zhàn)略規(guī)劃研究室主任、研究員.曾在北京理工大學信息與電子學院任教8年。在英國伯明翰大學訪問研究1年。近年來主要從事載人航天發(fā)展戰(zhàn)略研究和空間科學與應(yīng)用任務(wù)論證工作。參與我國空間科學發(fā)展戰(zhàn)略研究、空間開發(fā)戰(zhàn)略研究、航天強國戰(zhàn)略研究和載人航天中長期發(fā)展規(guī)劃的制定等。完成的咨詢報告多次上報國務(wù)院;組織開展我國載人空間站空間應(yīng)用任務(wù)論證。近年來.面向公眾和大、中、小學生做科普講座100余場。共發(fā)表學術(shù)論文40余篇.獲國防科技進步獎1項。

科學家將“變身”航天員

2016年3月，天宮一號目標飛行器終止了數(shù)據(jù)服務(wù)，同年9月份，天宮二號空間實驗室發(fā)射升空并成功釋放了伴隨衛(wèi)星。它是中國第一個真正意義上的空間實驗室，將用于進一步驗證空間交會對接技術(shù)并進行一系列空間科學實驗。在天宮二號發(fā)射升空當天，中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心戰(zhàn)略規(guī)劃室主任張偉坐在直播室中，為大家解析天宮二號承載的實驗任務(wù)。

近期，張偉愿意出現(xiàn)在大眾視線中，講述與太空有關(guān)的科普知識，他從最初演講時候的嚴肅緊張，逐漸變得靈活而流暢。他的演講力圖滿足人們對于太空訊息的渴望，也讓看似遙遠的太空變得可知可感。

天宮二號的14項研究項目是經(jīng)過國內(nèi)近百位專家充分研討和論證，面向國際前沿和戰(zhàn)略高技術(shù)方向的，優(yōu)中選優(yōu)實驗項目。

張偉透露，目前在天宮二號正在操作的14個項目中，有一些已經(jīng)完成。航天員已經(jīng)把生命和材料的樣品帶回地球，科學家進行了深入研究，比如擬南芥植物樣品和材料樣品等，并且取得了很多重要的研究成果。這次實驗研究還發(fā)現(xiàn)在太空生長的水稻吐水問題變得嚴重，而且擬南芥和水稻等植物生長的周期變長，與此同時，冷原子鐘的相關(guān)研究成果發(fā)布在《naturecommunications》也同樣得到了國際同行的高度認可。太空中的實驗操作十分困難，不僅僅面臨著失重問題，周遭的輻射等環(huán)境也十分惡劣。這就需要有關(guān)專家在實驗裝置的研究以及實驗樣品的選擇上進行全方位的考慮，這也成為張偉工作的難點之一。他列舉了一些太空中的環(huán)境情況。比如，在太空中存在銀河宇宙線輻射，這些來自銀河系的高能粒子可以穿透艙壁，對實驗裝置造成一定程度的損傷;在一些輻射環(huán)境比較惡劣的情況下，集成電路（IC）常常會受到干擾，宇宙中單個高能粒子射入半導體器件靈敏區(qū)，使器件邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)：原來存儲的“0”變?yōu)椤?”，或者“1”變?yōu)椤?”，從而導致系統(tǒng)功能紊亂，嚴重時會發(fā)生災(zāi)難性事故。這也就是很多人所熟知的“單粒子事件”。除此之外，太空溫差大，需要相應(yīng)的加溫、散熱等熱控制裝置的配合，以及防振動裝置等。

“天宮二號有兩大目的，一是開展多項科學實驗，覆蓋生命、材料、流體、基礎(chǔ)物理等多個領(lǐng)域，期待產(chǎn)出高質(zhì)量科學成果。第二是為未來空間站關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用做鋪墊。天宮二號其實相當于—個小型空間站，也就是未來空間站的雛形?！睆垈パa充道，“目前預(yù)計在2021年初發(fā)射核心艙，2022、2023年分別打?qū)嶒炁摙窈蛯嶒炁摙?，在軌完成對接后形成‘T字形空間站，組建成為真正的大型空間站。相比天宮二號的14項實驗任務(wù)，未來的空間站承擔的任務(wù)要多得多，預(yù)計最終將達數(shù)百項，未來的空間站要開展大量的科學研究，也期待有更多的一流科學家參加進來。”

2011年到2013年，張偉與團隊組織國內(nèi)60多位院士，數(shù)百位專家開展了載人空間站科學與應(yīng)用任務(wù)的論證工作，面向全國征集了500多個項目，后經(jīng)過專家評審，遴選出60余項科學意義重大、預(yù)期成果突出的第—批科學與應(yīng)用項目，期待在軌實施。目前，空間站馬上就要進行第二輪的項目征集，“大規(guī)?？臻g站未來開展的研究項目，關(guān)鍵是需要提出一些不同于國外項目的、有特色的研究?！?/p>

今年，第三批航天員的初選工作正在進行，在這批航天員中將加入科學家航天員，又稱載荷專家。他們是一批非職業(yè)航天員，有一個其同的身份就是科研學者。他們有一定的學科背景、工作經(jīng)驗，經(jīng)過多重的心理測試、身體檢查以及專業(yè)的操作培訓等，最終會跟隨航天員—起，親自在空間站操作生命、材料等實驗。

“希望在空間站，我國能有科學家航天員到太空中，這是一件非常有意義的事情，我們已經(jīng)投入大半年的時間一直在籌備這件事情。目前，初選工作已經(jīng)結(jié)束，未來將有多名身體素質(zhì)好、心理素質(zhì)過硬、學科背景良好的科學家航天員參與到太空實驗中?！睆垈プ院赖卣f。