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“天宮空間站是我國未來10年規模最大的空間綜合性研究實驗平臺,我們將把它建成水平先進的國家太空實驗室,能夠高效開展體系化的空間科學與應用研究和新技術試驗,不斷產出重大科技成果,持續獲取綜合應用效益。”中科院空間應用中心研究員、空間應用系統副總師劉國寧在夢天實驗艙飛行任務媒體記者會上介紹,中國科學院研制了空間科學研究與應用領域7個方面的8個科學實驗柜。目前,已經規劃安排了約40項科學實驗項目。
中科院上海光機所副研究員、超冷原子物理實驗柜科學實驗系統副主任設計師汪斌介紹,超冷原子物理實驗柜是中國空間站夢天實驗艙主要科學載荷之一,期望為超冷原子物理研究提供一個長期在軌穩定運行的實驗系統,是世界領先的中國首個微重力超冷原子物理實驗平臺。
在軌運行期間,將開展諸如高溫超導機理、拓撲相變、量子精密測量、標準模型的檢驗等重大物理問題的研究,通過這些研究期望發現新的物質態,認識新的物理規律,在系列前沿研究方向取得突破性的研究成果。
中科院國家授時中心主任,高精度時頻實驗柜科學實驗系統指揮、責任科學家張首剛介紹,高精度時頻實驗柜主要是通過不同特性原子鐘組合,是空間站中最復雜的實驗柜,由2個艙內科學實驗柜和4臺艙外設備組成一個完整的實驗系統。
中科院上海技物所副所長、高精度時頻實驗柜科學實驗系統副指揮舒嶸也表示,高精度時頻實驗系統通過艙內不同特性原子鐘組合,將建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率系統。
中科院上海硅酸鹽研究所研究員、高溫材料科學實驗柜科學實驗系統主任設計師劉學超介紹,高溫材料科學實驗柜是支持在空間站微重力環境下進行材料制備、加工、原位檢測、實時觀察和診斷于一體的新型實驗裝置,裝置的最高工作溫度、溫度穩定度、樣品數量、實時觀察成像技術等均處于國際領先水平。
如果把高溫材料科學實驗柜比喻成一個會十八般武藝的人,那么控制模塊就是大腦,它是所有工作模塊/單元的中樞和指揮;高溫爐模塊就是心臟,可以提供核心的加熱功能;批量樣品管理模塊就是手臂,可以實現樣品的精確抓取、移動、定位等功能;X射線透射成像模塊就是一雙“火眼金睛”的眼睛,它可以實現對實驗樣品的透視和成像功能。
中科院力學研究所研究員,流體物理實驗柜科學實驗系統主任設計師、責任科學家康琦介紹,流體物理實驗柜主要是支持開展空間微重力環境中流體的宏觀、微觀運動,擴散過程的基本規律研究,以及空間材料、空間生命科學和生物技術等方向采用透明介質的實驗研究。
流體物理實驗柜超越了國際空間站3個已有的專用流體實驗柜形成的綜合測試手段和能力,它將成為國際上技術最完備、設備最先進的空間流體物理實驗平臺。此外,實驗柜也支持空間材料制備、空間生物過程中與流體熱質輸運相關的交叉性科學與技術實驗研究。
中科院空間應用中心、在線維修裝調實驗柜主任設計師張璐介紹,在線維修裝調實驗柜主要是支持艙內科學實驗與技術試驗的精細機械操作、結構和電子學裝配、機構潤滑等操作及試驗驗證,并支持開展空間機器人和遙科學技術試驗。
在線維修裝調操作柜,簡稱“在線柜”,是在空間站非常特殊的一個柜子,可以把它看作是一個太空維修工廠、一個裝配車間、也可以看作一個實驗室。
在線維修裝調操作柜有一套基于增強現實技術的智能誘導維修系統,在天上的時候,航天員如果需要維修操作一些復雜的設備,可以不再使用傳統的說明書、操作手冊等產品,而是選擇戴上增強現實眼鏡,配合誘導維修軟件的指引,在真實的待操作產品上疊加預先制作好的操作指引動畫,使航天員能夠更輕松、更清晰、更直觀地了解操作過程,并完成操作。