世界熱頭條丨把“空間站”建在地球上——走進(jìn)我國航天領(lǐng)域首個(gè)大科學(xué)裝置

在距離地球400多公里的軌道上，中國空間站遨游蒼穹，成為我國航天事業(yè)的重要里程碑之一。

【資料圖】

遙望祖國東北角，一座被稱(chēng)為“地面空間站”的空間環(huán)境地面模擬裝置前不久正式建設完成，進(jìn)入試運行階段，諸多指標達到世界領(lǐng)先水平。

作為我國航天領(lǐng)域首個(gè)大科學(xué)裝置，“地面空間站”是國際上首個(gè)綜合環(huán)境因素最多、可實(shí)現多尺度和跨尺度環(huán)境效應研究的綜合性研究裝置，將為我國航天事業(yè)發(fā)展及人類(lèi)太空探索貢獻智慧和力量。

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圓夢(mèng)：把“空間站”建到地球上

空間環(huán)境嚴苛復雜，不僅航天器的可靠性受到考驗，航天員的健康安全也面臨挑戰。如何增強宇宙探索能力，是亟待解決的難題。

“要想飛得更遠、駐得更久、探得更細，就要更加了解空間環(huán)境?！笨臻g環(huán)境地面模擬裝置常務(wù)副總指揮、哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長(cháng)李立毅說(shuō)，“地面空間站”就是要在地球上建設一個(gè)與真實(shí)宇宙空間環(huán)境相似的基礎科學(xué)研究平臺，相當于把“空間站”建到地球上。

“地面空間站”位于黑龍江省哈爾濱新區科技創(chuàng )新城，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合中國航天科技集團承建。在建設園區，分布著(zhù)“一大三小”四棟實(shí)驗樓，“一大”即空間綜合環(huán)境實(shí)驗樓，“三小”即空間等離子體科學(xué)實(shí)驗樓、空間磁環(huán)境科學(xué)實(shí)驗樓和動(dòng)物培養室。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置科研人員進(jìn)行空間生命科學(xué)分系統調試（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

按照設計規劃，“地面空間站”可以模擬真空、高低溫、帶電粒子、電磁輻射、空間粉塵、等離子體、弱磁場(chǎng)、中性氣體、微重力等9大類(lèi)空間環(huán)境因素，能夠闡釋空間環(huán)境對材料、器件、系統及生命體的影響規律和作用機制。

相較于把實(shí)驗儀器設備搬到太空，“地面空間站”既能節省成本、減少安全隱患，又可以根據科學(xué)問(wèn)題和工程需要，設置特定的環(huán)境因素，不受時(shí)空限制進(jìn)行多次重復驗證，從而打造更加安全便捷的實(shí)驗條件和科研手段。

隨著(zhù)圓形拱門(mén)緩緩移動(dòng)，月塵艙映入眼簾，這便是“模擬月球”實(shí)驗艙。在一人多高的空間里，一米見(jiàn)方的平臺閃著(zhù)銀光，懸置于頂部的探照燈和射線(xiàn)源造型各異。

團隊成員孫承月說(shuō)，月塵艙攻克了多源輻照充電裝備集成、微小粉塵均勻淋撒、強靜電環(huán)境光學(xué)原位在線(xiàn)檢測等多項關(guān)鍵技術(shù)，將為我國探月工程、月球基地建設和載人航天等重大航天工程提供科研平臺。

這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置月塵倉（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

“未來(lái)，許多需要抵達太空才能進(jìn)行的實(shí)驗，在地面上就能完成?！惫枮I工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(cháng)閆繼宏說(shuō)，這是科學(xué)家夢(mèng)寐以求的。

攻堅：把“冷板凳”坐熱

談起“地面空間站”的緣起，李立毅說(shuō)，空間環(huán)境導致航天故障頻發(fā)，成為制約航天器長(cháng)壽命和高可靠運行的關(guān)鍵所在。

早在2005年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)始聯(lián)合中國航天科技集團組建團隊，就空間環(huán)境與物質(zhì)相互作用基礎科學(xué)問(wèn)題的研究平臺條件展開(kāi)調研和分析。

“科技攻關(guān)就是要奔著(zhù)最緊迫的問(wèn)題去?！惫枮I工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(cháng)鄂鵬說(shuō)，大科學(xué)裝置建設對諸多基礎前沿研究、戰略高技術(shù)研究起著(zhù)重要支撐作用。

這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置粒子加速系統（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

經(jīng)過(guò)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家和有關(guān)部門(mén)的反復論證、審慎決策，2015年9月，“空間環(huán)境地面模擬裝置”立項獲批；

2017年1月，其可行性研究獲批，同年7月，裝置初步設計獲批，年底開(kāi)工建設；

2019年9月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院成立，團隊從籌建之初的幾個(gè)人增加到百余人，覆蓋物理、材料、機電、電氣、化工、航天、生命等多個(gè)學(xué)科；

2023年2月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)作用前沿科學(xué)中心獲批立項建設……

不同于其他科研項目和基礎設施，大科學(xué)裝置既是一個(gè)科學(xué)項目，又是一個(gè)工程項目，兼具科學(xué)研究與工程建設的雙重特性，技術(shù)難度大、周期長(cháng)、風(fēng)險高，可借鑒經(jīng)驗幾乎空白。

作為“地面空間站”的重要組成部分，零磁空間環(huán)境的目標是構建一個(gè)屏蔽外界環(huán)境磁場(chǎng)干擾的近零磁空間。在導師帶領(lǐng)下，“90后”團隊成員孫芝茵讀博時(shí)，創(chuàng )新提出“套娃”式磁屏蔽設計方案。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置科研人員展示空間磁環(huán)境模擬與研究系統（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

“地面空間站”離子加速器系統主任設計師劉劍利回憶說(shuō)，由于大量設備沒(méi)有成熟產(chǎn)品，團隊需要從零起步。設計、加工、安裝、調試運行、數據分析……每一個(gè)環(huán)節都要拿出“120%的精力”投入。

“作為科研‘國家隊’，不能只考慮我會(huì )做什么、能做什么，更要考慮該做什么、要做什么”“摸著(zhù)石頭過(guò)河，哪里有石頭就把哪里的石頭搬走”……團隊成員坦言，大科學(xué)裝置通常需要三四百人的團隊，但“地面空間站”約百人就完成了，周末假期不休息、一天工作十幾個(gè)小時(shí)是常態(tài)，很多時(shí)候“一個(gè)人當兩個(gè)人用”。

“‘地面空間站’為什么能？關(guān)鍵要靠自主創(chuàng )新，拿出了‘鋼牙啃硬骨頭’的勁頭?！惫枮I工業(yè)大學(xué)校長(cháng)、空間環(huán)境地面模擬裝置總師韓杰才說(shuō)，學(xué)校聯(lián)合多家協(xié)作單位不斷攻關(guān)，科研探索始終貫穿建設之中，實(shí)現同步推進(jìn)。

展望：拉開(kāi)科技交流合作新篇章

夏日的哈爾濱，草木蔥蘢。來(lái)自華中科技大學(xué)物理學(xué)院引力中心的“95后”博士研究生俞遠陽(yáng)坐在零磁裝置前，仔細觀(guān)測電腦屏幕上的實(shí)驗數據。他將在這里進(jìn)行為期一個(gè)月的引力波探測相關(guān)試驗。

“我們使用的關(guān)鍵部件磁性很弱，在特定零磁環(huán)境下，才能得到更精準的測量結果?！庇徇h陽(yáng)說(shuō)，“地面空間站”是國之重器，更是科研利器，將助推一大批科研成果產(chǎn)出。

眼下，國內外科學(xué)家競相申請進(jìn)入“地面空間站”開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗。110余家機構已簽署用戶(hù)協(xié)議，覆蓋30多個(gè)國家和地區。

大科學(xué)裝置承載著(zhù)人類(lèi)探索未知世界的美好愿望，更吸引著(zhù)一批青年科技工作者。他們來(lái)自多個(gè)高校和科研院所，將自身成長(cháng)成才與國家發(fā)展需求更緊密地結合。

今年，“80后”聶秋月迎來(lái)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)任教的第十個(gè)年頭。2014年，她從清華大學(xué)博士后工作站出站后，毅然選擇一路北上，參與到空間等離子體環(huán)境模擬與研究系統的研制工作。

這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置空間等離子體環(huán)境模擬與研究系統（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

“大科學(xué)裝置將成為搶占科技競爭制高點(diǎn)的一個(gè)新的策源地?！睆哪戏揭凰咝５焦枮I工業(yè)大學(xué)任職的金成剛說(shuō)，從航天電子元器件檢驗到引力波探測，從農業(yè)育種到生命科學(xué)實(shí)驗，越來(lái)越多科研攻關(guān)將在這里展開(kāi)，越來(lái)越多高層次科研人才將在這里匯聚。

當前，“地面空間站”建設的溢出效應已經(jīng)顯現，已累計獲得國際和國內發(fā)明專(zhuān)利80余項，將在腦科學(xué)、生命健康、高端儀器、輻照育種等方面發(fā)揮重要作用。

這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境地面模擬裝置火星塵倉（4月6日攝）。新華社記者 王松 攝

業(yè)內人士坦言，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革驅動(dòng)下，“地面空間站”有望解決航天產(chǎn)品一體化設計、模塊化制造、空間環(huán)境適應性等方面的瓶頸問(wèn)題，帶動(dòng)衛星制造、電子信息、人工智能、新材料、生物醫學(xué)等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

創(chuàng )新無(wú)止境，謀創(chuàng )新就是謀未來(lái)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)黨委書(shū)記熊四皓說(shuō)，學(xué)校將努力把“地面空間站”打造成先進(jìn)技術(shù)研究與工程應用平臺，為科技強國建設、探尋未知奧秘作出更大貢獻。

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