目前，核心艙組合體已經(jīng)在軌運(yùn)行一個(gè)多月，并順利開展了一系列工作。按計(jì)劃，后續(xù)將陸續(xù)發(fā)射問天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，與核心艙組合成一個(gè)T字形構(gòu)型，建成國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，支持開展大量科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)。作為太空“頂流”的“國(guó)貨之光”——太空實(shí)驗(yàn)室里究竟有什么，又如何在太空中開展實(shí)驗(yàn)？現(xiàn)在就帶你研究！
01
太空實(shí)驗(yàn)室里有什么？
高潔凈、高真空、微重力……這些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)為科學(xué)家們?cè)谔罩虚_展科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了有利條件。在此前的飛行任務(wù)中，特定的、明確的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要的實(shí)驗(yàn)裝置屬于“專人專用”，一個(gè)能夠滿足不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的通用型“太空實(shí)驗(yàn)室”成為科學(xué)家們向往的“神仙之地”，而中國(guó)空間站正在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，未來，站上的每個(gè)實(shí)驗(yàn)柜都將是一個(gè)高功能的小型太空實(shí)驗(yàn)室。
實(shí)驗(yàn)柜是空間站艙內(nèi)實(shí)（試）驗(yàn)任務(wù)開展的主要支持設(shè)施。每個(gè)實(shí)驗(yàn)柜都是一個(gè)專業(yè)學(xué)科或研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，滿足不同學(xué)科、不同領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)開展的需求。
作為國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)空間站還將在艙內(nèi)、艙外部署眾多重大科學(xué)設(shè)施，用于支持空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、微重力燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理等廣泛領(lǐng)域的空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)研究，在軌期間預(yù)計(jì)可滾動(dòng)實(shí)施近千項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，中國(guó)空間科學(xué)研究與應(yīng)用的新時(shí)代即將開啟。
02
第一梯隊(duì)都有誰(shuí)？
4月29日，天和核心艙搭載了“無(wú)容器”和“高微重力”兩個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜順利進(jìn)駐太空，成為在軌第一梯隊(duì)成員。目前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)柜已經(jīng)完成基本功能測(cè)試，并陸續(xù)開展實(shí)驗(yàn)。
高微重力實(shí)驗(yàn)柜：雙層“隔振”挑戰(zhàn)極限
2013年，神舟十號(hào)航天員乘組在軌期間向公眾直播了微重力狀態(tài)下的“真人秀”。指令長(zhǎng)聶海勝盤起腿，玩起了“懸空打坐”。王亞平用手指輕輕一推，聶海勝緩緩向遠(yuǎn)處飄去。
對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，太空中的微重力環(huán)境能夠提供地面難以企及的極限條件，有望獲得新發(fā)現(xiàn)。但在軌運(yùn)行的航天器不僅會(huì)受到地球引力的影響，也會(huì)受到太陽(yáng)光壓、大氣阻力等多種因素影響。因此，艙內(nèi)微重力環(huán)境并非絕對(duì)意義上的微重力。一般而言，空間站的微重力水平大約在10-3g至10-5g。而高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜將微重力水平提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到10-7g水平，這是怎么做到的呢？
高微重力柜中的懸浮實(shí)驗(yàn)臺(tái)是實(shí)現(xiàn)高微重力環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備，其外體通過噴氣控制姿態(tài)和位置，隔離外部各種擾動(dòng)力，內(nèi)部是電磁懸浮實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于安裝科學(xué)載荷，航天員可以通過界面來操作實(shí)驗(yàn)臺(tái)。其核心工作模式有兩種。第一種為“柜內(nèi)磁懸浮控制模式”，也被稱為“單層主動(dòng)隔振模式”。外體固定在實(shí)驗(yàn)柜中，內(nèi)體通過主動(dòng)隔振控制實(shí)現(xiàn)10-6g的微重力水平。第二種為“柜外跟隨控制模式”。內(nèi)外體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體在核心艙的空間內(nèi)飛行，外體用控制回路對(duì)內(nèi)體進(jìn)行姿態(tài)、軌道跟隨。內(nèi)體不受引力以外的力，就能夠?qū)崿F(xiàn)10-7g的高微重力水平。高微重力實(shí)驗(yàn)柜是國(guó)際上首次在空間站艙內(nèi)采用雙層懸浮的模式實(shí)現(xiàn)內(nèi)體的高微重力水平。高微重力實(shí)驗(yàn)柜后續(xù)主要用于開展相對(duì)論物理實(shí)驗(yàn)和引力物理實(shí)驗(yàn)，包括2022年將開展的國(guó)際上首次原子層面的相對(duì)論弱等效原理檢驗(yàn)，將助于我們?cè)谖锢硪?guī)律上的持續(xù)探索。
作為國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)空間站還將在艙內(nèi)、艙外部署眾多重大科學(xué)設(shè)施，用于支持空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、微重力燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理等廣泛領(lǐng)域的空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)研究，在軌期間預(yù)計(jì)可滾動(dòng)實(shí)施近千項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，中國(guó)空間科學(xué)研究與應(yīng)用的新時(shí)代即將開啟。對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，太空中的微重力環(huán)境能夠提供地面難以企及的極限條件，有望獲得新發(fā)現(xiàn)。但在軌運(yùn)行的航天器不僅會(huì)受到地球引力的影響，也會(huì)受到太陽(yáng)光壓、大氣阻力等多種因素影響。因此，艙內(nèi)微重力環(huán)境并非絕對(duì)意義上的微重力。一般而言，空間站的微重力水平大約在10-3g至10-5g。而高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜將微重力水平提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到10-7g水平，這是怎么做到的呢？
