天宮二號：我在太空的1036天
來源：解放軍報·解放軍新聞傳播中心融媒體 ?作者：張新?鄒維榮?韓阜業
還記得太空「老朋友」天宮二號嗎？在太空飛行1036天之後，天宮二號返回地球啦！
根據計劃安排，天宮二號空間實驗室已完成全部拓展試驗，於2019年7月19日，受控離軌並再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。
時光追溯到2016年的中秋之夜，天宮二號帶著中華兒女的期盼踏上逐夢之旅。
在軌飛行的1036個日日夜夜，天宮二號給我們帶來了太多的驚喜與奇蹟——
我們記得，2年多前神舟十一號與天宮二號的浪漫「初吻」，我國航天員景海鵬、陳冬順利入駐太空新「家」。此後30天里，太空新「家」迎來第一批來自地球的親人，2位航天員在天宮二號進行了30天的太空工作和生活，中國人朝著建設空間站的夢想又邁進了一步。
我們記得，天宮二號啟動了擬南芥和水稻生長實驗，它們順利開花結果。這是我國首次在太空中完成「從種子到種子」的空間植物培養實驗。
我們還記得，在2017年4月27日這一天，天舟一號與天宮二號成功完成首次「太空加油」。這也標誌著空間實驗室飛行任務全部完成，中國載人航天工程「三步走」發展戰略第二步全面收官，空間站時代的大門向中國人豁然打開……
30天中期駐留，再一次創造我國載人航天新紀錄
翻開我國載人航天的壯美畫卷，太多歷史性時刻值得國人驕傲。
從「神五」1人1天、「神六」2人5天、「神七」3人3天、「神九」3人13天，再到「神十」3人15天、「天宮二號」2人30天。30天駐留，這是迄今我國載人飛行時間最長的任務。
從1天到15天，再到30天，這不是簡單的數字增加。30天，是國際上公認的中期駐留的門檻。用天宮二號空間實驗室總設計師朱樅鵬的話說：「在天宮二號工作和生活30天，是一項艱巨的任務。」
在30天的太空飛行時間裡，科研人員充分利用這個難得的機會，絞盡腦汁圍繞「人」的問題下功夫、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。航天員陳冬作為親歷者，認為這些實驗「非常重要和必要」。
「這些實驗都是為了研究人在失重環境下身體各功能發生的某些變化，進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，感謝科研人員持續關注人的健康問題。
此前，天宮二號系統開展了面向我國航天員在軌中期駐留載人宜居環境設計工作，在有限的組合體空間內，集成了內部裝飾、艙內活動空間規劃、視覺環境與照明、廢棄物處理、物品管理、無線視頻通話等宜居技術，為航天員提供舒適人性化的空間家居環境。
把實驗室搬到天上，打造我國第一個真正的空間實驗室
天宮二號遨遊太空1036天，為我國航天人提供了一個真正的空間實驗室。
初步統計，在天宮二號上共進行了60餘項空間科學實驗、科學研究和一些技術試驗，並取得了一批豐碩成果。
從來沒有哪一次載人航天任務像這一次一樣，航天員直接參与了那麼多首次實（試）驗——
首次開展了由航天員直接操作的空間材料製備實驗。說起這個實驗，不得不提到太空「八卦爐」——綜合材料實驗裝置。這套裝置只用了電水壺功耗的1/9至1/5，就能實現真空環境下最高950℃的爐膛溫度。航天員在「八卦爐」里「煉製」半導體光電子材料、金屬合金、納米及複合材料、晶體材料等多種樣品，通過實驗獲得優質材料的空間製備技術，指導地面材料加工工藝的提升。
其中，製備的閃爍晶體可以幫助人類探索、認識和利用肉眼無法識別的射線、高能粒子，將其轉化為醫療成像領域可識別、可控制的信號，讓腫瘤無所遁形。
首次進行了「從種子到種子」的空間植物培養實驗。電影《火星救援》的一段情節讓人記憶頗深：主人公孤身一人克服重重困難，通過在火星基地種植土豆來生存，最終重返地球。「兵馬未動，糧草先行。」人類要實現星際旅行，首要任務是解決食物自給、氧氣和循環水等問題，打造一個「會飛的農場」。
空間植物培養實驗就是為了破解這個難題。實驗證明，光周期對植物開花的誘導會受到微重力的影響。科研人員驗證了利用植物光周期調控植物營養與生殖生長的設計思路，為有效利用空間資源進行最大化的植物生產提供了重要依據。也就是說，如果航天員想吃的是植物種子，就讓它早點開花；如果想吃的是植物葉片，就讓它晚點開花。
首次開展了人機協同的空間精細操作機械臂試驗。在地球，維修一個東西並不難。但在太空，航天員身著笨重的艙外航天服，在一個超低溫艙外環境下做維修試驗，難度可想而知。天宮二號有一個裝有靈巧手的機械臂，可以按照指令做旋轉螺絲、拆卸設備等動作，展開維修任務，維修效率大大提高。這項試驗形成典型人機協同體制，為未來空間站仿人型機器人研製積累了技術基礎。
從來沒有哪一次載人航天任務像這一次一樣，開展如此多的新實（試）驗——
首次開展了液橋熱毛細對流實驗。俗話說，人往高處走，水往低處流。但在太空中，水未必能往低處流。在天宮二號的液橋熱毛細對流實驗中，科研人員利用空間的微重力環境，在太空中「玩」起了水。液橋熱毛細對流實驗箱能夠在空間精準控制液橋的高度和注入液體的體積，讓液橋一會「高大上」，一會「土肥圓」。藉此，科學家發現了很多新的科學現象。
首次進行了推進劑在軌補加試驗。推進劑在軌補加，顧名思義就是給天宮二號進行「太空加油」。在複雜的太空環境下，「加油」並不容易實現。不光要「對得上」，還要能「分得開」。就好像筆桿和筆帽的關係，筆帽卡得太緊，有可能拔不下來。萬一出現這種狀況，對接機構的分離推桿力能克服故障狀態下的分離力，使航天器正常分離。
實施「太空加油」主要靠壓差實現液體流動加註。科研人員為天宮二號配備了金屬膜盒貯箱，貯箱可以像手風琴風箱一樣推拉往複運動，這樣的補加裝置能接受上百次加註。
首次開展了在軌釋放伴隨衛星並進行伴隨飛行試驗「。你在橋上看風景，看風景的人在樓上看你。」當天宮二號忙著「看」地球時，還有個「小傢伙」在一刻不停地看著天宮二號。天宮二號任務進一步驗證了小型高功能密度衛星在軌釋放、駐留伴隨飛行等技術，對飛行器進行了近距離成像觀測，並開展了微小型部組件空間試驗驗證。值得一提的是，這顆小衛星還充當了「小小攝影師」，拍攝到了天宮二號與神舟十一號的首張太空合影。
「高冷」處見真實力，「高大上」實驗引領前沿科技
在天宮二號上進行的各類科學應用實驗中，空間冷原子鐘實驗、空地量子密鑰分配實驗、「天極」望眼鏡，可以說是高精尖的典型代表。
現代科技利用原子超精細結構發明的原子鐘，測量時間的精度誤差已經降到了萬億分之一秒/天。如此高精度的計時需求，人們不會感覺到。但當計時器的誤差超過十億分之一秒/天時，衛星導航定位、船舶遠海航行、導彈精確打擊等就會不同程度地偏離目標。諸如開展深空探測、引力波探測、精細結構常數測量、廣義相對論驗證等科學研究活動對時間精度要求就更高了。
這次天宮二號上搭載的空間冷原子鐘，達到了3000萬年誤差不超過1秒，將飛行器自主守時精度提高了1到2個數量級，可謂是在空間運行的精度最高的一台原子鐘。
天宮二號上另一個「高大上」項目是小型化終端的量子密鑰分發實驗。
自人類使用語言以來，通過密鑰給信息加密的技術就伴隨著人類對通信保密程度的需求不斷發展。1984年，2位外國科學家提出了基於量子力學測量原理的「量子密鑰分配」協議，從根本上保證了密鑰的安全性。隨後經過多年的實驗和技術改進，以「量子密鑰分配」為核心的量子保密通信技術逐漸完成了實用化。
在地面光纖網路建設上，世界第一條量子保密通信主幹線路「京滬幹線」已經建成。為了實現更遠距離的量子保密通信，我們必須藉助太空的多個飛行器。天宮二號上的載荷「量子密鑰分配專項」就是通過在天上發射一個個單光子，生成「天機不可泄露」的量子密鑰。
除了上述實驗，天宮二號實驗室上還搭載了一個國際合作項目——「天極」望遠鏡。這台專門用於測量伽馬暴偏振的高靈敏度探測器，由多國合作研製。
為了測量伽馬射線的偏振，「天極」望遠鏡採用了1600根塑料閃爍棒組成一個探測器陣列，像是蜜蜂的複眼。目前，這隻勤勞的「小蜜蜂」已經成功探測了55個伽馬暴，為國際伽瑪暴聯合探測做出了重要貢獻。
在實驗過程中，科研團隊還「意外」發現了「天極」望遠鏡的一個新功能——探測脈衝星。
雖然脈衝星導航不是其設計目標，但天宮二號上的「天極」望遠鏡在國內首次實現了在軌觀測到脈衝星，並成功地實現了脈衝星導航技術試驗，提出了一個脈衝星導航新方法，相關成果已正式發表。
天宮二號的落幕，預示著另一名主角的登場。專家透露，未來中國空間站建造完成後，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模看，相比天宮二號空間實驗室提升10倍以上」。
可以想像，那將是更多科學家的夢想舞台。此時此刻，我們信心滿懷——
天宮二號，歡迎回來！
未來空間站，等你啟航！
（解放軍報·解放軍新聞傳播中心融媒體出品）
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