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空間站又稱太空站、航天站。是一種在近地軌道長時間運行、可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的載人航天器。
空間站在科學研究、國民經(jīng)濟和軍事上都有重大價值。它有下列用途：天文觀測：在航天站上進行天文觀測，飛行高度高，觀測時間長，沒有大氣影響，航天員能夠直接操縱儀器；勘測地球資源：發(fā)現(xiàn)礦藏、海洋資源、森林資源和水利資源等；醫(yī)學和生物學研究：完成有人參與的生物醫(yī)學試驗等。
空間站分為單模塊空間站和多模塊空間站兩種。單模塊空間站可由航天運載器一次發(fā)射入軌，多模塊空間站則由航天運載器分批將各模塊送入軌道，在太空中將各模塊組裝而成。在空間站中要有人能夠生活的一切設(shè)施，空間站不具備回到地球的本事。
空間站在太空接納航天員進行實驗，能夠使載人飛船成為只運送航天員的工具，從而簡化了其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和減輕其在太空飛行時所需要的物質(zhì)。
這樣既能降低其工程設(shè)計難度，又可減少航天費用。另外，空間站在運行時可載人，也可不載人，只要航天員啟動并調(diào)試后它可照常進行工作，定時檢查，到時就能取得成果。
這樣能縮短航天員在太空的時間，減少許多消費，當空間站發(fā)生故障時能夠在太空中維修、換件，延長航天器的壽命。增加使用期也能減少航天費用。
因為空間站能長期(數(shù)個月或數(shù)年)的飛行，故保證了太空科研工作的連續(xù)性和深入性，這對研究的逐步深化和提高科研質(zhì)量有重要作用。
航天站在科學研究、國民經(jīng)濟和軍事上都有重大價值。它有下列用途：天文觀測：在航天站上進行天文觀測，飛行高度高，觀測時間長，沒有大氣影響，航天員能夠直接操縱儀器；勘測地球資源：發(fā)現(xiàn)礦藏、海洋資源、森林資源和水利資源等；醫(yī)學和生物學研究：完成有人參與的生物醫(yī)學試驗，尋找治療某些疾病的新方法，試制新的藥品和試劑；發(fā)展新工藝、新技術(shù)：利用太空高真空、高純凈和微重力的特殊環(huán)境制取新型合金和超純材料，制造高級玻璃，獲得大晶體和摻雜高度均勻的半導體，進行晶體生長和材料焊接試驗等；大地測量、軍事偵察以及試驗和發(fā)射航天武器或航天器等；為人們在空間長期居住、開展航天活動和開發(fā)太空資源供給場所。
太空實驗有得天獨厚優(yōu)勢
太空環(huán)境十分復雜，為什么要在太空中做實驗？這是因為利用載人航天開展科學實驗有很多優(yōu)點。
第一，能夠供給長期的微重力實驗條件，揭示重力掩蓋下物質(zhì)的特殊規(guī)律。微重力環(huán)境下，很多物質(zhì)的規(guī)律會發(fā)生變化。比如，由重力引起的浮力對流基本消失，燃燒特性發(fā)生了變化，它只是一種擴散的燃燒。
第二，航天員能夠在軌進行實驗操作、更換實驗設(shè)施和實驗設(shè)備，長期開展實驗。
第三，在必須的軌道高度上，更方便開展天文觀測和地球觀測。在空間進行觀測，天文望遠鏡不受大氣干擾。空間站約1.5個小時就能繞地球一圈，約每3天就能夠把地球大部分陸地覆蓋了，能夠開展對地快速掃描和觀測。
第四，能夠經(jīng)過天地往返將實驗樣品帶回地面，在地面上對樣品進行長期研究，取得新的發(fā)現(xiàn)。
關(guān)于太空實驗的價值，人類已經(jīng)進行了諸多探索。比如，歐洲牽頭開展了在太空中飼養(yǎng)小鼠的研究，為期半年，經(jīng)過在軌觀測來研究小鼠在太空微重力條件下的特征，并與地面研究結(jié)果進行比較，看在太空生活對生命體的細胞、神經(jīng)系統(tǒng)乃至整個生命體究竟有什么影響，為人類太空探測打下基礎(chǔ)。再比如，科學家在國際空間站開展了微重力燃燒實驗，發(fā)現(xiàn)“冷焰”這種特殊現(xiàn)象，即火焰熄滅以后物質(zhì)仍在燃燒，也就是說，在十分低的溫度條件下，燃燒并未停止。利用這種現(xiàn)象，能夠提高發(fā)動機的燃燒效率，異常是柴油發(fā)動機，讓發(fā)動機的污染排放量更小，對發(fā)動機的設(shè)計改善具有重要指導作用。
實驗條件先進而豐富
中國空間站將是先進的太空實驗室，能滿足多方面實驗需求。一方面，實驗艙內(nèi)有很多的科學實驗柜，支持各個方向的艙內(nèi)科學實驗，包括生命科學、流體科學、材料科學、基礎(chǔ)物理等。比如在基礎(chǔ)物理方面，將安排一個超冷原子實驗柜，研究溫度在絕對零攝氏度附近的超冷原子氣體的一些特殊的物理規(guī)律。中國空間站有冷原子鐘高精度時頻系統(tǒng)，精度可達30億年誤差小于1秒，能夠給導航等供給基準的頻率和時間信息。另一方面，在艙外有一些標準載荷的適配器，還有一些掛大型載荷的掛點，在艙外能夠進行天文觀測、地球觀測，空間物理等方面的研究。此外，經(jīng)過航天員還能夠?qū)嶒灄l件進行升級或者更換，能夠開展更多方面的實驗。
談到實驗條件，人們自然而然地會聯(lián)想到正在運行的國際空間站，與之相比，中國空間站的實驗條件怎樣呢？答案是“之后居上”。就實驗柜來說，中國在設(shè)計和實驗參數(shù)方面都實現(xiàn)了提升，比如，擴展空間站材料實驗柜的加工溫度，國際空間站到達2000多攝氏度，中國的可到達3000攝氏度。
具備上述實驗條件無疑是十分不易的，就實驗柜的研制來說就需要克服各種困難。首先是確�？煽啃院桶踩浴Ｋ袑嶒炘O(shè)施不能對航天員的生活造成影響，不能有危險性的因素。比如，燃燒實驗必須做到可控，絕不能造成火災。其次，適用特殊的控制手段。空間站上的實驗大部分都是自主完成的，無論是樣品輸送、分析等實驗過程，還是觀測設(shè)備的定時定點觀測都需要開發(fā)與地面不一樣的控制手段，難度之高，能夠想見。比如，要在太空養(yǎng)小鼠，需要給它供給氧氣、水和食物，可是在太空里它是漂浮的，怎樣的設(shè)計讓它能夠吃到食物能夠喝到水？小鼠還要產(chǎn)生很多的糞便尿液，需要把這些廢物定點排出來。在一個小空間里，長期（至少半年）解決這些問題難度很高。
創(chuàng)新性可實現(xiàn)性至關(guān)重要
本次征集面向的是國內(nèi)科學家。實驗項目包括十幾個研究方向，其中包括空間生命科學，在動物、植物、微生物、細胞等方面進行研究；流體科學，研究微重力流體下的一些特殊規(guī)律；開展基礎(chǔ)物理、超冷原子物理的研究，認識超冷狀態(tài)下原子的規(guī)律。此外，利用艙外大型設(shè)施，進行宇宙的觀測，研究宇宙的起源和演化，研究黑洞、暗物質(zhì)等。
有意應征者要提高成功率，提議注意以下3個方面。一是提交的實驗必須滿足和空間的相關(guān)性，需要利用微重力條件或者是太空輻射等特殊條件。二是實驗的創(chuàng)新性和先進性比較突出。比如，該類實驗國際上沒有做過，或者是國際上做過但沒有做好，或者加入了原創(chuàng)性的新東西。三是實驗要具有可實現(xiàn)性。充分研究現(xiàn)有裝置和實驗柜是否能夠滿足實驗條件要求，如果不能，能否研制出新實驗裝置。
實驗項目申報流程大致分成以下4個步驟。第一步是項目征集，目前，申報網(wǎng)站已經(jīng)開通，理解網(wǎng)上申報；第二步是進行形式審查，初步篩選出貼合條件的項目。第三步是通訊評審，邀請同行內(nèi)的專家來進行同行評議；第四步是會議評審，組織各個領(lǐng)域的專家對這些申報項目進一步梳理。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成項目立項提議。
本次征集將在今年8月31日結(jié)束，后期的評審和立項請關(guān)注中國載人航天官網(wǎng)發(fā)布的相關(guān)消息。
由于環(huán)境的特殊性，空間站上的實驗操作經(jīng)過3種方式進行。一是由實驗裝置經(jīng)過自動化控制自主完成，大部分實驗以這種方式來完成。二是經(jīng)過地面運行控制中心遙控控制實驗的操作，包括進行參數(shù)調(diào)整或者設(shè)置等。三是由在軌的航天員來協(xié)助開展，比如，更換批次樣品，或者完成生命科學實驗中的精細操作，進行在軌觀察等。此刻有新型航天員，他們本身就是載荷專家，專門去太空開展科學實驗，在短期內(nèi)就把相關(guān)的實驗批量完成。
對于有志于太空科學實驗的中國科學家來說，中國空間站將是前所未有的實驗平臺。如果科學家們提交的空間實驗項目入選，身體條件過關(guān)，就能夠參加載荷專家選拔，有望在太空操作自我的實驗。
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