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发信人: ersy (Green Mouse), 信区: Green
标  题: 载人航天的科研使命 
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Apr  4 13:26:11 2002) , 转信

　　人类很早就认识到，地球之外的空间是一个蕴藏巨大的宝库。当人们有能力进入太空
时，人类的活动必然要转向空间开发，这就是当今世界所有航天大国和一些发达国家都积
极投入空间科学研究的动力。 

　　人们所说的空间，包括了近地轨道至宇宙行星际。对于生活在地球上的人来说，空间
的第一资源是“高”，站得高、看得远，无疑是人类监视地球上的环境变化，风云雨雪、
万物生长、山河变化、地壳运动等最好的地方。 

　　空间的高真空、低温、辐射、微重力、高洁净等都是地球上无法得到，可造福于人类
的宝贵资源；另外，太阳及宇宙行星际的若干天文活动，对人们生存的地球有不可忽视的
影响，而有些天文———地学现象直接威胁着人类的生存环境。到空间去观察太阳、流星
、宇宙尘埃等天文现象更是地面观察所无法取代的。 

　　载人航天的科学研究，涉及到空间微重力科学的流体物理、生物工程及生物学效应、
空间金属及半导体等材料制备和基础理论研究、空间环境、空间天文、地球环境以及地球
资源探测等十余个领域的几十个学科。 

　　科研是载人航天的重大使命，几乎所有的载人航天活动，都担负着科研任务。从已有
的载人航天活动来看，载人航天的主要科研使命有4项。 


对地观测与天文探测
　　对地观测研究，包括了解地球生态、环境、资源的对地观测、地球辐射、大气云水以
及当前全世界科学家极为关注的大气臭氧变化等探测。 

　　空间对地遥感是20世纪80年代发展起来的新兴学科，光谱成像技术和空间微波遥感是
重要的对地观测发展方向，将为遥感应用提供丰富的地面、海洋信息，成为全球变化和地
球科学系统研究的重要手段。 

　　航天员在“礼炮”号和“和平”号上的对地观测，曾了解到贝阿铁路沿线、中亚和乌
拉尔地区的地质结构，发现了里海地区煤气田等大量矿藏。航天飞机也探测到非洲沙漠下
的多处水源和巨大河谷等。 

　　在空间进行有人天文探测有巨大的优越性。如1987年，苏联航天员在“和平 ”号空间
站上的一次活动，开展了600次天体物理探测。 

　　在空间通过各种观测手段，可以获取地球陆地——海洋环境图谱、自然灾害监测、资
源调查、农业估产等。可以对海洋、大气、陆地等进行广泛的探测，了解海洋资源状态，
了解全球气象变化和环境污染。可以进行太阳常数监测、紫外光谱监测及地球辐射收支状
态及与此相关的大气臭氧变化等研究。 


空间科学实验
　　空间科学实验，是迄今进行得最多的载人航天活动。苏联／俄罗斯在“礼炮 ”和“和
平”号空间站上，进行了医学、生物医学、生命科学，天体物理、新材料、新工艺等方面
的大量科学实验。美国在航天飞机上进行了类似的大量实验。 

　　1983年11月，“哥伦比亚”号航天飞机，将欧洲空间局的“太空实验室”带入轨道，
进行了熔炼特殊合金、拍摄向日葵种子发芽的照片、探测包围地球的强大能源场、试验高
清晰度摄像机、测定249公里高空的氘的含量、搜集遥远恒星活着和死亡的详细资料、人体
生理测试数据等73项科学研究和实验； 

　　1984年4月，“挑战者”号航天飞机将11吨重的“太空暴晒舱”施放到轨道上，其上有
57个实验项目，包括120个品种的200亿颗西红柿等种子的暴晒实验，了解经长期暴露在宇
宙辐射、真空和低温下，对基因突变率和植物生长的影响。 

　　1985年4月，华人科学家王赣骏在“挑战者”号航天飞机上进行了他自己设计的“微重
力下的液滴状态实验”。美国黑人女航天员和日本女航天员，在航天飞机上进行了青蛙和
青鳟鱼的产卵、孵化实验等等。 

　　空间的高真空、低温、辐射、微重力、高洁净资源是人类开发的重点。现代产业中的
若干超净加工工业，空间是理想的工场；空间的高真空是地面难以达到的。开展空间科学
研究，建立空间实验方法、探索机理、积累经验，可以为空间材料加工、空间生物制药等
空间产业应用科学奠定基础。 

　　———空间材料科学研究。在空间微重力条件下开展材料科学研究，有助于加深对材
料制备过程物理本质的认识，指导先进地面材料的制备工艺。在空间进行材料加工，由于
没有重力干扰，可以获得比地面优良得多的特种材料。通过空间实验，不仅可以制备出性
能优异的可供应用研究的材料，也可为地面材料制备的工艺设计和制备方法提供理论依据
。 

　　———空间生命科学和生物技术研究。空间生命科学的研究重点有两个方面：一是空
间生物工程领域的生物材料加工及生物制药方面的空间蛋白质晶体生长及实验装备研究；
空间细胞培养、细胞融合、电泳分离提纯等实验技术和装置的研究；二是涵盖动物学、植
物学、微生物、水生生物及细胞学的空间生物学效应与机理研究；为世人所关注的空间育
种为国民经济带来了直接经济效益，但其机理是什么？如何有针对性的而不是盲目地去开
发它，是空间生物学的一个重要方面。 

　　———微重力流体物理研究。人们说，没有微重力流体物理的研究，就没有空间材料
科学与空间生物工程的研究，这从科学的角度阐明了流体物理在空间科学研究中的地位。
在微重力空间，重力场对流体（气体、液体、熔体）造成的沉降、浮力对流、静压等效应
消失，表面张力、界面过程、扩散等分子力驱动的效应成为影响流体运动的主要因素，因
此而出现的气液混融、 M arangoni对流、液滴迁移等现象直接影响到空间材料制备以及生
物工程的细胞培养、生物制品的分离纯化等空间实验技术。此外，在航天工程中的意外燃
烧及防火救险设计等技术都需要微重力流体物理的科学指导。 

　　———空间天文及空间环境预报研究。人类从事航天技术的研究已有近40年的历史，
成千上万的人造飞行器在空间翱游，我们可以自豪地说，人类进军太空的成绩斐然，但从
宏观角度看，我们还是知之甚少，人类还不能像驾驶汽车一样在空间自由往来，其中的一
个重要因素就是影响我们复杂的空间环境、地球所在的太阳系乃至外层空间的若干物理现
象还没有被人类完全掌握，宇宙γ射线、太阳 X射线、太阳耀斑中的质子事件等研究一直
是国际前沿领域课题；对太阳活动、高层大气、高能粒子、等离子体等的监测、预报是航
天活动的重要保障。这些基础科学的研究，是航天活动的铺路工程。 


太空生产研究
　　苏联在“礼炮”—6和“礼炮”—7号空间站上，进行了长期的空间生产试验，成功地
生产出各种合金、半导体材料、陶瓷和超纯蛋白等产品，“和平”号空间站上有专门的生
产车间，进行了300多项生产试验，可生产半导体、光学玻璃和生物制品。美国在航天飞机
上，也生产标准圆球等工业产品。美国科学家提出的 “空间工业设施”，由工作舱和供应
舱组成。工作舱长10.6米，直径44米，可装体积70立方米、重5.4吨的生产设备；供应舱体
积50立方米，可装补给原料、设备和产品9吨。平时自动生产，航天员定期去维修、保养，
更换仪器设备和回收产品。美国宇航局已开列出35种太空生产产品的清单。 

　　太空生产的另一类产品是药物。1982年以后，苏联航天员在“礼炮”—7号空间站上，
已生产出有效的流感疫苗。1981年4月到1983年底，美国航天员在航天飞机上，4次生产出
预防突发性心脏梗塞的药品。目前已能生产10余种治疗疑难病症的昂贵药物。 


载人飞船有效载荷试验平台
　　在每艘载人航天器上，应用系统要开展多项空间科学实验。要开展这些实验，少不了
公用设备这些“辅助手”的全力支持，这些公用设备，承担着有效载荷供配电、数据管理
和传输等重要的任务。为了充分利用载人飞船有限的载荷能力，为科学家们提供更多的空
间试验机会，应用系统试验平台技术研究也是一个重要的研究课题。采用先进的有效载荷
公用数据管理及传输系统、测控管理和能源管理系统，使每艘飞船有统一的飞船与有效载
荷标准接口、标准电缆网及模块化的、可互换的有效载荷结构布局。 

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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.228.124]