神舟十八号乘组已完成近半太空之旅 空间站科研成果频现
日前，神舟十八号航天员乘组把第二次出舱活动圆满完成了。到现在为止，神舟十八号航天员乘组的太空之旅已经完成了差不多一半，在后面还会在轨道上开展很多的科学实验以及技术试验。中国空间站部署了空间科学研究与应用设施，这些设施具有国际领先水平，如科学实验柜等。它能够在轨对诸多领域进行支持，包括空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力基础物理、微重力流体物理等领域的研究与应用。中国空间站进入应用与发展阶段后，已成为我国的国家太空实验室。这个实验室覆盖空间科学相关学科领域最全，在轨支撑能力最强，兼备有人参与和上下行运输等独特优势。目前，各项应用正有序展开，成果也频频出现。
空间站提供科研新路径
近日，中国科学院院士魏炳波是西北工业大学教授。他的团队在中国空间站开展了高性能难熔合金研究，并且取得了新进展。他们成功取得了难熔合金熔体的关键热物理性质等多项成果，还获得了空间材料凝固制备科学的新发现。这些成果为中国空间材料科学理论研究以及新型高性能难熔合金材料的制备等奠定了重要基础。
高性能难熔合金属于战略性、特种稀有金属材料。其熔点通常在 2000 摄氏度以上。它具有“超高温、高活性”等特性。常被用来制造高温、高速、高压等关键部件。在地面环境中，难熔合金研究会受到重力、容器等条件的限制。而中国空间站的无容器材料实验柜所提供的“无容器+长时微重力”环境，为高性能难熔合金研究开辟了新的途径。
2021 年，无容器材料实验柜随天和核心舱发射进入太空。此实验柜能借助静电场所产生的电场力，让材料样品在真空环境里保持稳定的悬浮状态，这样就能避免材料样品与容器壁接触而受到影响。它的加热温度能够达到 3000 摄氏度，可用于进行金属、非金属等材料的无容器深过冷凝固以及热物理性方面的研究。
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据介绍，魏炳波团队制备了 10 余种数百个高性能难熔合金样品。这些样品先后在无容器材料实验柜进行了 6 批次在轨实验。在这些实验中，成功完成了难熔合金在微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过冷、凝固以及热物理性质测定等重要实验。其中，有 4 批次难熔合金已搭乘神舟飞船返回舱回到地面。
天和核心舱内除了有无容器材料实验柜，还有高微重力实验柜，此柜能为航天医学分析、基础物理研究等提供理想的微重力实验环境。问天实验舱部署了诸多科学实验设施，其中包括生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜以及舱外暴露实验装置等。梦天实验舱配置了 13 个标准载荷机柜。目前，这些机柜已装载了多种实验“神器”，其中包括超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜等。这些实验“神器”主要是面向微重力科学研究的。
航天员参与更有成就感
总重量约 31.5 公斤。
神舟十七号任务期间，航天员乘组得到了地面科研人员的精心配合。他们在空间生命科学方面开展了 84 项空间应用在轨实（试）验，生成了 200 多项实（试）验样品；在航天医学方面开展了 84 项空间应用在轨实（试）验，生成了 200 多项实（试）验样品；在空间材料科学方面开展了 84 项空间应用在轨实（试）验，生成了 200 多项实（试）验样品；在微重力流体物理等方面开展了 84 项空间应用在轨实（试）验，生成了 200 多项实（试）验样品。
航天员唐胜杰表示，在轨进行科学实（试）验是最有成就感的事情。他身为“太空菜农”，在“太空菜园”种植了生菜以及樱桃番茄等多种蔬菜。在微重力环境中给蔬菜浇水时，水滴会漂浮在根系表面，不容易被基质吸收，所以需要借助特殊的装置来进行补水。并且，航天员通过持续地实践摸索，逐步掌握了在微重力环境下种植蔬菜的技巧。使种子的体积变小了，而且变得方便夹取了，同时也不会对种子的萌出和发芽产生影响。
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实验样品将如何进行研究？以生命类实验样品为例，科学家会对返回的生命类细胞样品进行多种生物学分析，包括转录组测序和蛋白组学检测等。通过对微重力环境下细胞生物学机制的研究，能为相关疾病的预防与干预提供新的线索。同时，对生命类蛋白质样品进行晶体衍射分析，可获得更精准的蛋白质三维结构信息，进而研究靶点蛋白，为相关药物研制和疫苗开发提供技术支撑。
坚持应用为纲效益为先
神舟十八号航乘组在轨工作期间，会利用舱内科学实验机柜以及舱外载荷。他们将在微重力基础物理领域开展多项实验，在空间材料科学领域开展多项实验，在空间生命科学领域开展多项实验，在航天医学领域开展多项实验，在航天技术领域开展多项实验，总共要开展 90 余项试（实）验。
目前，神舟十八号乘组的 3 名航天员已开展诸多在轨实验和试验工作。其一，他们借助生命生态实验柜，开展空间先进水生生保系统关键技术研究实验项目。其二，完成了 4 条斑马鱼和金鱼藻实验组件的水样样品采集以及鱼食盒更换等操作。其三，发现斑马鱼在微重力环境下呈现出腹背颠倒游泳、旋转运动、转圈等定向行为出现异常的现象。后续，科学家会利用返回的那些回收水样以及鱼卵等样品，并且结合相关的视频，来开展空间环境对脊椎动物生长发育以及行为方面的影响研究。与此同时，还能为空间密闭生态系统的物质循环研究提供支撑。
目前，神十八航天员完成了一项工作，即更换无容器材料实验柜实验腔体的样品，同时维护了轴心机构，以此来保障空间科学实验的连续性、准确性和安全性，确保实验设备和实验环境状态稳定，使得相关实验项目能够顺利推进。此外，乘组还对梦天实验舱的燃烧科学实验柜进行了操作，包括更换燃烧器、抽真空排废气等，并且完成了燃烧电磁阀转接线缆的安装。2023 年，燃烧科学实验柜首次进行了在轨点火实验并取得成功。近一年时间里，它开展了多项燃烧实验。这些实验有望产出一批具有代表性的科研成果。这些成果对于完善燃烧基础理论以及发展先进燃烧技术都具有重要意义。
中国首次在空间通过利用高温科学实验柜开展的新型材料空间生长研究项目，获得了地面难以制备的高质量晶体材料，这对高性能多元半导体合金材料制备有指导作用；利用生物技术实验柜开展的人骨细胞定向分化的分子靶点研究以及对骨骼肌影响的生物学基础研究等项目，其成果为促进骨折、脊柱损伤修复等骨质疾病的防治以及对抗肌萎缩、防治代谢性疾病提供了新的解决方案……中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强此前曾表示，中国空间站已在轨实施了 130 多个科学研究与应用项目，在空间生命科学、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理等方向取得了重要成果。中国会继续秉持以应用为根本、以效益为首要的原则。充分运用国家太空实验室的平台优势，不断地产出更多具有高水平的成果。
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