“天宮二號”上的神秘裝備

王瑋

仰望深邃的夜空，人類從沒有停止對宇宙的探索。2016年9月15日，“天宮二號”衛星發射成功，引起了世界的轟動。這是我國首例真正意義上的空間實驗室，除了完成科研項目之外，它還將完成三項任務：航天員中期駐留的問題、推進劑在軌補加的問題、在軌維修技術的實驗。這些技術都是國內首創的高精項目，如果實驗成功，它將推進我國太空空間建站的進程。

1.空間冷原子鐘

空間冷原子鐘，又稱為“定時神針”。它是一項激光冷卻技術與空間微重力循環組合在一起的技術，由中國科學院上海光機所研制。它的精確度極高，3億年才會出現1秒的誤差。

“天宮二號”衛星上搭載的空間冷原子鐘是國際首臺運行并開展科學實驗的太空空間冷原子鐘，也是目前太空空間運行的高精度冷原子鐘。如此精準的原子鐘，到底有什么作用呢？在太空中，空間冷原子鐘可以建立超高的精度時間頻率基準。有了這個基準，我們可以把其他原子鐘同步起來，讓全球衛星導航系統更加精確、穩定地運行，有望為深空探測廣義相對論進行實驗。

2.空間溫室

美國科幻片《火星救援》中有這樣一個情節：主人公在火星上種植土豆進行自救。雖然這只是科幻片，但是人類走出地球，如何在太空上生存，一直是科學家探索的課題。

“天宮二號”上搭載了一個空間溫室。這個溫室里的植物是在生長箱里培育的，生長箱透氣、不透水，凝結的水珠在失重的情況下不會掉下來，但經過特殊的裝置處理，這些水珠會重新回到土壤中。

“天宮二號”上的空間溫室利用人工光照，將對南芥和水稻進行完整的生長發育實驗。在六個月的生命周期中，南芥和水稻從萌芽、抽穗、開花到結果，最后由宇航員負責回收這些種子，并發回地面研究。

如果這個實驗成功，星際飛行中的物種循環將成為可能，地球上的生命將可能在宇宙中一代一代地繁衍下去。

3.特殊材料制備機

特殊材料制備機被科學家幽默地稱為“煉丹爐”，這次被搭載到 “天宮二號”衛星上，在太空中進行綜合材料實驗。

特殊材料制備機的裝置由加熱爐、電控箱和樣品袋三部分組成。加熱爐內溫度不到280℃，但隔熱好，最高能燒到950℃，足夠熔化玻璃，爐膛內有一個類似左輪手槍旋轉的部件，可安裝六組材料進行試驗。這次，“天宮二號”衛星將試驗十八種材料，如果試驗成功，將快速改變人類建筑材料的發展。

4.太空攝影機

照相機的發展可以說是突飛猛進，短短幾年，數碼相機就從當年的100萬像素提高到現在的幾千萬像素。“天宮二號”衛星使用的是2500萬像素全畫幅相機，在分辨率和清晰度方面實現了一個新的飛躍。

這個太空攝影機是“天宮二號”的小衛星，它可以把“天宮二號”和“神舟十一號”載人飛船交會、對接的場景高清地拍攝下來，對空間飛行器的交匯對接提供直接的影像技術支持，也為我國今后的航天發展留下珍貴的資料。

或許有一天，人類在外星球上拍攝電影、舉辦記者招待會、舉辦婚禮，都將用到太空攝影機。

5.伽馬暴偏振探測儀

1963年，美國發射了探測伽馬光子的軍事衛星，意外地發現了既不來自地球，又不來自太陽，而是來自于宇宙的伽馬射線暴現象，從而揭開了人類研究伽馬領域的科技大門。

太陽每秒鐘發射到地球上的能量，相當于500萬噸煤燃燒出的熱量，而伽馬射線暴這種宇宙大爆炸級別的能量相當于萬億年太陽光組合。這次“天宮二號”衛星上就搭載了一個伽馬暴偏振探測儀。

伽馬暴偏振探測儀被科學家戲稱為“小蜜蜂”，它位于“天宮二號”衛星的頂部，用它復雜的“眼睛”尋找宇宙最閃耀的伽馬暴，從而破解生命在空間起源和演化的秘密。

6.液橋熱毛細對流實驗

熱毛細對流現象是指液體的交界面存在表面張力，隨著溫度的變化，表面張力的大小也會發生相應的變化。當流體交界面上的溫度分布不均勻時，就會造成在不同的位置表面張力的大小不同，從而形成驅動流體流動的現象。開展熱毛細對流研究，有助于人類更好地進行空間探索。

簡要的液橋模型原理就是，液體位于上下兩個碟片之間，分別對上下兩個碟片進行不同溫度加熱，形成溫度差，從而在液體表面形成熱毛細對流，最后完成建橋這一過程。“天宮二號”上安裝了液橋熱毛細的實驗裝置，在地面也設置了相同的實驗裝置。科學家們將通過控制軟件同時完成數據下傳和指令上傳的雙向傳輸，不僅可以通過提前輸入程序進行實驗，也可以根據實驗的實際需求注入指令進行科學操作，從而實現天地之間的互動。這是“天宮二號”實驗項目中的一大重要特色。

“天宮二號”的發射成功，為我國今后建立永久空間站奠定了技術保障，也為我國航天工業尖端技術的展現提供了平臺。