天宮二號空間應用實驗解答科學難題 中國載人航天事業穩步前進

國際在線報道（記者 柳青）：如何才能讓我們的衛星定位系統更加準確？太空上種菜種糧食，到底能不能實現？2016年的中秋之夜，中國第一個真正意義上的太空實驗室天宮二號帶著這些問題飛向了太空。天宮二號上的冷原子鐘、太空高等植物種植等14項科學實驗也許會找到解答這些問題的鑰匙。而隨著天宮二號的發射升空，中國載人航天事業也再次向前邁出了紮實一步。

說到守時，人們的標準一般是手錶或是手機上顯示的時間，就算大部分的手錶都有每天百分之一秒的誤差，一般也是感覺不到的。但是，如果打車的時候定位不準，可就有點煩心了。其實，當誤差超過每天十億分之一秒時，衛星導航定位，船隻遠海航行等等高精度的行為就會不同程度低偏離目標。

目前，全世界數十個實驗室建立了幾百台高精度原子鐘，它們共同組成了世界通用標準時間系統。在原子鐘基礎上建立的全球定位導航系統，覆蓋了全球98%的表面，將原子鐘的信號廣泛應用到人類活動的各個領域。但是在地面由於受到重力作用，自由運動的原子團始終處於變速狀態，原子鐘的準確性受到限制。而在微重力環境下，原子團就可以做超慢速勻速直線運動。因此，空間冷原子鐘被認為將成為目前空間最高精度的原子鐘。隨著天宮二號的發射升空，由中科院上海光機所研製的空間冷原子鐘也進入了太空，這也將是人類首次在太空中開展相關的實驗。中國科學院空間應用中心系統工程部副主任、空間應用系統副總設計師呂從民介紹說，空間冷原子鐘將目前人類在太空的原子鐘精度提高1到2個數量級，也就意味著這個鐘運行約3000萬年才會產生1秒的誤差，達到該領域的國際領先水平：「你在用手機是吧，移動終端都在做定位，其實你會發現你的定位不會很准，如果能把我們的時鐘精度提高的話，就可以大大提高它的定位精度，也就是說原來的定位精度，我們的GPS，15米，那我們可以把它提高一到兩個量級，大概到米級，甚至更高。我們現在手機所有的同步，都是靠網路來同步的，但是這個授時，完全是地面上百台熱原子鐘給我們做校時，如果我們的冷原子鐘能夠在天上穩定的運行的話，我們可以做到天和地的時間同步。」

在不少科幻電影中，在太空基地里種植糧食和果蔬並不是陌生的鏡頭，但是在現實的載人航天領域，這一場景還不能完全實現。因為要在太空條件下成功實現糧食和蔬菜的生產，為宇航員長期空間生活提供食物來源，還需要解決包括微重力在內的空間環境因子對植物生長發育影響等諸多問題。呂從民介紹說，天宮二號選取了具有不同生長特性的植物擬南芥和水稻作為「植物宇航員」，開展植物全生命周期培養：「擬南芥是植物界的一個模式植物，它是個標準，基因研究的比較透，第二種植物是水稻，有一些應用的價值，我們這次是從種子到種子，就是上去之前是種子，在天上萌發，最後結成種子我們再帶回來，是在微重力環境下的一個完整的過程，這樣我就知道在微重力環境下，是怎麼表達的，哪些因素影響了它的生長，基因是不是有什麼變化，那麼以後我們就可以通過這些關鍵因素的條件，就可以讓他長的更好。」

呂從民表示，通過研究植物在空間微重力條件下生長的機理，將為以後建立長期載人飛行生態保障統奠定基礎。

除了太空冷原子鐘項目和高等植物實驗項目，天宮二號空間實驗室還裝載了寬波段成像光譜儀、三維成像微波高度計等新一代對地觀測遙感儀器和地球科學研究儀器，這些載荷的應用，將會提高我國在全球氣候變化研究、大氣污染和災害監測等領域的技術水平，將會產生顯著的經濟效益，造福社會。

中科院空間應用中心高級顧問、載人航天工程顧問顧逸東院士表示，在中國載人航天領域，天宮二號項目一次性包括了諸多前沿空間科學研究和應用，將會對以後相關科學領域的發展奠定基礎。顧逸東還說，相關空間科學和應用項目的不斷發展，也反映中國載人航天事業的穩步前進：「載人航天是比較有系統、有計劃開展研究的一個項目，它的目標和發展的路線圖是比較清晰的，其中的空間科學和應用方面，也是在飛船就起步了，載人航天路線圖過程當中也體現出在空間應用方面有一個長期的規劃，和不同規模、不同深度、不同水平，以及能夠向國際前沿發起衝擊，都是一步步扎紮實實走過來的。」

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