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发信人: bage (丢三拉四·乱七八糟), 信区: AerospaceScience
标  题: “神州二号”揭密——透视太空实验室
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Jan 11 07:58:13 2001), 转信

2001.01.1107:20:22

 
    “神舟二号”飞船英俊潇洒的雄姿，使无数国人为之倾倒，然而，她内部隐
藏的秘密却鲜为人知。为了促进载人航天的应用，提高工程综合效益，使我国的
空间应用跨入载人空间实验阶段，“神舟二号”的太空之旅，肩负着开展一系列
空间科学及技术试验的神圣使命。   

    “太空实验舱”

    “神舟二号”飞船的三个舱段的各个角落，几乎都安装了大大小小的科学实
验设备，返回舱里15件，轨道舱有12件，附加段竟有37件。这些由64件仪器设备
组成的有效载荷，都是第一次上天的正式产品，简直就是“太空实验舱”。

    这些仪器设备各有各的用途。有进行空间材料科学试验的多工位空间晶体生
长炉和空间晶体生长观察装置；有进行空间生命科学试验的空间蛋白质结晶装置
和空间通用生物培养箱；有进行空间天文观测的太阳和宇宙天体高能辐射监测仪，
包括超软X射线探测器、X射线探测器和γ射线探测器；有进行空间环境探测的大
气成份探测器、大气密度探测器和固体径迹探测器；有有效载荷公用系统，还有
微重力测量仪等。科学家将通过这些设备进行材料科学、生命科学、空间天文、
环境监测等试验任务。这些任务以中国科学院为主，由全国50多个科研院所和大
学承担。

    为了发展、考核和完善各项实验技术，为今后开展较大规模的有人参与的太
空综合性实验积累经验，为新世纪的空间应用作准备，积极利用取得的各项成果，
促进国民经济建设和科技进步，众多科学家为此进行了数年的辛勤劳作。

    一件又一件设备凝聚着他们的心血，犹如他们的孩子。今天，心爱的孩子带
着他们的希冀飞向广袤的太空，而带给他们的或许将是一个个惊喜。

    太空“百宝箱”

    “神舟二号”飞船上装载了一台可制备多种晶体材料的“百宝箱”----多工
位空间晶体生长炉。由于太空中几乎没有重力，在这种特殊的环境中，各种比重
不同的物质可以在一起“和平共处”，几乎没有地面上的对流和沉淀等现象，可
以生长出地面上得不到的结构完整、性能优良的晶体材料。因此，在飞船上进行
空间材料科学试验，对于获取高品质的功能晶体材料，了解晶体材料生长过程中
对晶体品质的影响、指导地面批量生产具有重要意义。

    材料是人类文明进步的标志，是现代工业与高新技术领域的重要支柱之一，
材料的进步推动了科学技术的不断发展并一直在其中扮演着重要的角色。进行空
间材料科学研究，是“神舟二号”的使命之一。在飞船上安装的材料科学通用装
置----多工位空间晶体生长炉。科学家将制备半导体、氧化物和金属合金等多种
晶体材料，研究太空微重力条件下各种效应对晶体材料生长过程的影响规律。

    由于在太空中克服了不利于获得高品质晶体材料生长的诸多因素，加上对微
重力条件下晶体生长特殊规律的深入研究，有可能在空间获得高性能的用于高新
技术领域的晶体。这些材料都在高新技术领域有着重要的应用价值，例如二元半
导体锑化镓晶体是制造微波器件、微波集成电路和超高速集成电路的关键电子材
料，与目前普遍应用的硅单晶相比，该晶体具有电子迁移率高、工作温度高、抗
辐照能力强和噪声低等优良性能；三元半导体碲锌镉晶体是制造红外探测器不可
缺少的材料，我们现在通过风云气象卫星可以获得准确的天气预报，还可进行矿
产资源勘探、指导农牧业生产和自然灾害预防等等，这其中红外探测器功不可莫；
氧化物激光晶体硅酸铋是光信息存储功能材料，随着信息时代的到来，信息存储
材料的重要作用已是有目共睹。

    地面的晶体生长过程可以通过肉眼直接观察，那么，在空间微重力环境下的
晶体生长过程又是什么样的呢？科学家还设计了一种特殊的安装在飞船上的空间
晶体生长观察装置，利用摄像机全过程拍摄空间微重力条件下氧化物单晶的生长
历程，通过对空间晶体熔化和结晶过程图像的分析，研究晶体生长动力学和重力
对流消失后各种效应对晶体生长的影响。通过在空间对晶体材料生长机理和生长
工艺的深入研究，可以指导地面晶体材料生产过程，改进工艺，提高晶体质量，
推进材料科学及工程的发展，造福全人类。

    太空“生物军团”空间环境的微重力、强宇宙粒子辐射、节律变化等特殊的
极端条件，给生命科学、生物技术实验，提供了地面不能或不能完全模拟的条件。
利用这种独特环境，进行生物体组织培养，可以避免地面重力作用所造成的对流
的沉淀作用，获得比地面更好的效果。因此，进行空间生命科学研究，不仅有助
于揭示生命科学中不可能在地面环境下获知的一些本质牲征，而且在应用上可望
发展新的空间生物工程方法，生产高质量单晶、高效生物制品等。

    另外，科学家发现，在空间失重的条件下，蛋白质晶体可以比在地球上生长
的尺度大，结构更完整，可以很方便地进行分析。通过对这些晶体进行分析，能
更深入地揭开蛋白质、酶和一些病毒的秘密。

    生命体的一切活动都是通过它的基本构成物质，特别是蛋白质和核酸的功能
来实现的，而这些生物大分子的功能又直接取决于它们的结构。因此，测定这些
生物大分子的结构，并研究其结构与功能的关系，对于揭示生命奥秘和理解疾病
十分重要，而且也是发展蛋白质工程及理性药物设计等生物高技术所必需的基础。
特别是在人类基因组计划完成之后，这类研究的意义将更加突出。

    “神舟二号”飞船上装载的蛋白质结晶装置，是科学家们为了揭示生命的奥
秘经过多年研制而成的。它装载有天麻抗真菌蛋白、碱性磷脂酶A2、细胞色素B5
等15种蛋白质，对于抗农作物病害、治疗顽症、设计新型药物、在细胞和分子水
平上研究生命现象的本质具有重要意义。

    “神舟二号”所进行的空间生物效应研究，是我国航天领域首次多物种、多
种生物综合性生物学研究。飞船上携带的空间通用生物培养箱，里边装了石刁柏，
圆红萝卜，蛋白核小球藻，鱼星藻，螺旋藻，果蝇，心肌组织小型动物龟，灵芝
大肠杆菌，大鼠心肌细胞、胚胎、腿部肌肉等19类25种植物、动物、水生生物、
微生物、细胞和细胞组织，再加上15种蛋白质和其它生物大分子，真可谓是一个
进军太空的“生物军团”。

    本次生物学效应实验所用的生物材料是在过去7年间，从87种生物中筛选出
来的。19种生物中17种分别是微生物、植物、水生生物和无脊椎动物，2种为脊
椎动物的细胞或组织。从细胞、组织、个体、种群和简单生态系统不同层次上研
究生物体和生物封闭系统的空间生物学效应，争取发展出空间生物加工的共培养
技术、反应器技术和发现高效、高质生命物质的特殊代谢途径；同时，争取利用
空间环境诱发变异获得具有优良性状和经济价值的生物品系，通过对所选取的新
颖生物材料的空间实验，提供空间生命过程调控的新技术、新思路。

    因为重力的干扰对活细胞的体外生长会产生一定的影响，空间不受重力干扰
更容易进行细胞的培养，所以进行这种实验，可使医生在不危害病人的条件下，
精确地实验治疗癌症的新方法。同时，高质量的组织培养，也已用于生长胰腺细
胞，使糖尿病人在不按常规使用胰岛素的情况下得到治疗。

    空间生物学效应的实验方法、工艺和实验结果，可以促进高效、高抗体、优
质物种在相关生产领域的应用，通过建立生物反应器原理模型和生态管理模型，
可以指导解决我国和世界当前面临的严峻的环境问题。

    太空“天文台”

    你想知道在遥远的太空是怎样的景象吗？除了用肉眼可见到的星星之外，科
学家们在太空还发现了一个神奇的现象，它就是人们用肉眼看不到的γ射线暴。

    宇宙γ射线暴是宇宙中一种突发的巨大能量的爆发现象，每秒钟爆发能量高
达1034尔格，相当于10个太阳的辐射能量。如此巨大能量的来源及其发射机制，
无法用现有科学理论解释，至今还是一个谜，也是一个重要的国际前沿热点课题。
“神舟二号”飞船上携带了进行空间天文观测的超软X射线探测器、X射线探测器
和γ射线探测器，目的就是尝试为解开这一谜底提供更多的信息。

    通过对X射线和γ射线的探测和分析，对研究宇宙γ射线暴的起源、产生机
制、爆发的能谱及时变特征等有重要的科学意义。

    太阳耀斑中质子耀斑(质子事件)产生的高能质子辐射，对载人飞船有很大威
胁，对短波通讯、洪涝灾害等也有直接影响。通过对太阳高能辐射变化的观测研
究可以判断耀斑性质，可能提前几十小时对质子事件作出警报，在太阳活动高年
期间对太阳高能电磁辐射进行监测，具有重要的科学意义和对载人航天器的安全
保障作用。因此，我国天文学家将以"神舟二号"飞船为平台，同样利用由上述设
备组成的宽能区、高时间分辨率谱仪，在进行宇宙γ射线暴探测研究的同时兼顾
太阳耀斑高能辐射监测。

    这一项目是我国首次对g暴和太阳耀斑进行空间探测。在观测的能谱段设置、
时间分辨率及观测任务所处时间(太阳第23周活动高年)上均有我国自己的特色。

    此外，科学家还将用安装在“神舟二号”飞船上的大气成分探测器、大气密
度探测器、径迹探测器，监视空间环境的变化，为空间环境预报和警报提供实时
监测数据。即利用空间环境预报中心，收集、综合分析国内外卫星和地面观测数
据，提供飞船运行轨道的有关大气参数及太阳活动和地磁活动参数，预报飞船发
射、运行期间空间环境状况和可能出现的空间环境异常，并在出现危急情况时发
布警报，在载人航天工程的各个阶段发布远期、中期、近期预报，为载人航天器
运行的空间环境提供安全保障。它是将来航天员出舱活动的“空间天气预报”系
统。

    腾飞吧，“希望之舟”

    如果把我国空间科学实验喻为“阳光事业”，那么，它的承载者是“神舟”
飞船。“神舟二号”第一次集中了有一定学科面的开拓性的空间科学研究工作，
成为我国在今后一系列飞船上开展空间科学与应用研究的序幕。

    “神舟二号”飞船上进行的一系列实验，何时能知道结果？能否取得突破性
进展？科学家的估计总是十分谨慎的。现在下结论为时尚早，因为有些结果飞船
回收后才知道，有些则还将进行深入的科学研究，有些需要在太空中进行长达半
年的观测。但可以肯定的是，通过“神舟二号”的太空之旅，将会开拓我们的视
野，积累更多的经验，为今后更深入、更大规模的空间实验，以至于实现空间产
品产业化，商品化，开辟道路。

    提起“神舟”号飞船，“神舟二号”应用系统的科技工作者们情有独衷：是
这艘“希望之舟”为一大批踌躇满志的科学家搭起了驰骋太空的宽广舞台。中国
科学院的专家满怀信心地说，尽管在我国实现载人航天初期的航天员中，还没有
配备载荷专家，但随着载人航天的深入进行，相信以后的航天员中，将会出现专
门载荷专家的身影。而今天的一切活动则是以后有载荷专家参与的大规模空间实
验及应用活动的前奏。

    “神舟二号”的应用任务，尽管实验项目、手段等都是崭新的，效益也不可
能在短时间内显现，但它几乎囊括了国际空间实验的各个学科领域，带动了一批
高新技术，特别是促进了一批基础项目的发展。同时，巩固和培养了一代勤奋苦
干的我国空间科学研究队伍，开始实现把科学家与工程联系起来的进程。牵引和
带动了相关领域学科的发展和进步，其带动作用可能比项目本身意义更大。

    在以后的飞行中，在空间材料科学的研究上，将增加新的样品，在生命科学
和生物技术实验研究方面，将增加细胞反应器、细胞融合、电泳实验等实验项目。
番茄和荔枝的滋味都是美妙的，但是，如果把这两种水果的细胞融合成一个实体，
结出来的果实将会是什么滋味，恐怕很难想像。科学家在后几艘飞船的实验中，
或许就能回答类似的问题。在空间环境探测方面，将进一步开展空间大气成分、
密度和单粒子事件等研究。在对地观测方面，将进行微波遥感、成像光谱技术以
及地球环境监测等试验。将使我国具有与国际同步发展的对地观测技术，使遥感
技术和应用提高到新的水平。

    太空是没有国界的，在跨入21世纪门槛的今天，人类将满怀信心地向太空这
一辽阔的疆宇走去。“神舟二号”承载着许多秘密，也承载着许多希望，它是中
华民族的“希望之舟”。在未来的征程中，“神舟”飞船燃起的科学之火，必将
随着一艘艘飞船翩翩升空，而愈燃愈烈。

　　（《中国航天报》　李琇玮2001-01-11）

 


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