我国载人航天工程的前期的空间科学研究

发布时间：2024-06-28|阅读：332次

前期的时间范围大致是指1992年至2017年，这段时间我国载人航天工程主要利用神舟号飞船和天宫空间实验室进行空间科学研究。

2001年利用神舟二号飞船进行的伽马射线暴和太阳高能辐射探测，是我国第一次进行真正意义上的外太空的空间天文研究。中国科学院高能物理研究所和紫金山天文台合作研制了宽谱段、高时间精度的X和伽马射线探测器系统。

左：紫金山天文台研制的软X射线探测器-薄窗气体正比计数器；右：中国科学院高能物理研究所研制的X射线探测器-NaI(TI)闪烁晶体探测器

利用该系统，研究人员观测到30例宇宙伽马射线暴及它们在传播中的吸收特性，通过与国外卫星的联测定位确定了伽马射线暴的源头，探测到80多例太阳爆发活动事例高能辐射流量和能谱。

2001年1月17日神舟二号搭载的X射线探测器发现第一个宇宙伽马射线暴

2016年，天宫二号进行了一个空间冷原子钟的实验，同时也是国际上首个空间冷原子钟实验。该实验利用激光做原子冷却，然后通过微波相互作用，得到一个非常高精度的频率。据其自评估的结果，其稳定度达到了7.2×10^-16每天，比欧洲和美国ACES计划规划达到该稳定度量级的预期时间提早了至少七年。

冷原子钟测试后在酒泉卫星发射中心装入天宫二号舱内

天宫二号空间冷原子钟实验结果

此外，天宫二号还进行了一项关于伽马射线暴偏振探测的实验，该实验对伽马射线暴的研究具有重要价值。前面讲的神舟二号的伽马射线暴探测是对总的流量进行探测。而对伽马射线暴的偏振进行探测将使人们能对伽马暴辐射源性质和辐射机制有更深入的了解。该实验在半年内探测到55例伽马暴，对其中5例伽马暴偏振分析获得首批最精确的伽马暴偏振测量结果，并发现了偏振度的时间变化新现象，显示偏振度低于流行的物理模型，且偏振度随极化角演变。

天宫二号上还开展了高等植物生长研究。我国首次完成高等植物“从种子到种子”包括萌发、生长、开花结籽的的空间长周期培养实验。实验首次发现拟南芥荧光蛋白标记开花基因表达强烈，长日照下植物生命周期显著长于地面等科学结果；首次证明光周期诱导植物开花受到了微重力的影响；并研究了微重力对于水稻吐水、向性生长的影响。

天宫二号上利用长日照植物（拟南芥）,短日照植物（水稻）开展高等植物生长研究

这是天宫二号上的液桥热毛细对流实验。此实验在两个固态的柱体之间夹住液体。两个柱体的温度不一样从而在液体中产生了温度梯度，导致的热毛细对流在不同条件下有振荡、转捩等复杂的现象。天宫二号上还进行了多样品材料空间制备研究，开展了热电、红外、磁性、合金及亚稳、金属基复合材料，功能晶体、纳米及复合材料等12项实验。

天宫二号上的液桥热毛细对流实验

2017年，研究人员在天舟一号货运飞船上开展了我国最大规模的空间细胞（干细胞）培养。8种共48个培养室中全部细胞增殖和分化正常，取得丰富成果。与地面相比，空间中细胞分化发育时间普遍提前。研究人员还首次在微重力条件下观察到体外诱导人类胚胎干细胞获得的原始生殖细胞。

首次在微重力条件下观察到体外诱导人类胚胎干细胞获得原始生殖细胞

航天领域光谱成像仪的发展经历了三代。过去，光谱成像主要是对地观测中的一般图像和彩色图像。然而，随着技术的进步，现在每个像素都具有几十个甚至上百个波段，形成了一种新的光谱成像体制，被称为数据立方体或光谱立方体。2002年，神舟二号首次实现了这一技术，使中国成为第二个实现全谱段光谱成像的国家。

到了2011年，天宫一号成功发射，配备了高分辨率的成像光谱仪。而在2016年，天宫二号进一步升级，采用了宽波段的高光谱成像仪，并具备调整通道宽度的能力。这一突破性技术对于大气、地表以及环境水系等方面的研究具有重要意义，已经成为全球环境研究的重要工具。

天宫二号上宽幅全谱段高光谱通带可调成像光谱仪获得的图像

在天宫二号上，还发展了第二代云和大气偏振探测红外设备，这在国内尚属首台长波红外探测器，对于地表热传感能力具有重要意义。通过该仪器，我们可以观察到43毫开尔文的温度变化。例如在傍晚时，水体温度仍然偏高，而附近的庄稼和山林温度已经降低。同样地，城市中的房屋温度也相对较高。这些数据对于气候变化研究具有重要价值。

我国利用天宫二号上第二代云和大气偏振探测红外设备，首次观测到水云的高偏振虹圈现象和洋面耀斑偏振

三维成像雷达高度计也是地球科学领域的一项关键技术。虽然人类在过去全球变化的研究工作中取得了一些成果，但并不全面。然而，随着仪器技术的发展，三维成像雷达高度计为全球变化的研究和相关领域的应用提供了极其重要的手段。通过该仪器获取的海面波浪形态数据，可以揭示海洋动力现象，如海浪、海风等。这对于了解海陆地形附近的海洋现象具有重要意义。

天宫二号微波成像高度计获取的广东省雷州市和安镇、新寮镇、锦和镇、外罗镇沿海海陆交界及岛屿三维形貌

天宫二号微波成像高度计获取的十分清晰的海岸带和海洋浪涌现象

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备。 也称真空手套箱、惰性气体保护箱等，它是一套全封闭式系统，能够有效除去水、氧以及 有机气体，主要功能在于对O2、H2O 、有机气体的清除。广泛应用于无水、无氧、无尘的 超纯环境。 

产品特点 

简单：人性化设计操作窗口，智能 HMI 人机界面，操作方便； 

安全：高密封性充分保护了人身和样品的安全； 

高效：一体化设计提高设备使用效率； 

节能：变频调节控制运行。