天宫二号实施两次轨道控制 将实验“太空种庄稼”

科技频道来源:北京青年报 2016年09月17日 01:48 A-A+
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　　15日发射成功的“天宫二号”空间实验室，将开展十余项科学实验。其中一项就是“太空上种庄稼”。

　　“天宫二号”上，航天员将参与高等植物的样品回收。中国载人航天工程总设计师周建平受访时说，航天员将在太空主要种植水稻、拟南芥等植物，以检测空间微重力对生命活动的影响，为以植物为基础的空间生命生态保障系统奠定技术基础，以达到将来在空间站设立种植基地的远期目标。

　　16日，在北京航天飞行控制中心精确控制下，天宫二号成功实施了两次轨道控制，顺利进入在轨测试轨道。

　　15日发射成功的“天宫二号”空间实验室，将开展十余项科学实验。其中一项就是“太空上种庄稼”。中国载人航天工程总设计师周建平受访时说，航天员将在太空主要种植水稻、拟南芥等植物。

　　为何选择水稻和拟南芥？中科院上海生科院植物生理生态研究院高等植物专家郑慧琼表示，拟南芥和水稻是两种具有代表性的、典型的受到光周期调控的植物。“目前对于拟南芥生产发育和基因表达情况非常清楚，如果在空间生长过程中发生变化，很容易识别。水稻是中国人的主要食物来源，希望在未来可以推广到太空生活中。”

　　长时间在太空的微重力环境下，宇航员会发生航天综合征。中科院空间应用系统总设计师赵光恒说，此次实验目的就是为了研究植物在空间环境如何健康生长。“我们希望能通过实验，未来让航天员在空间长期驻留的过程中，能够有菜吃、有饭吃，不需要全部从地面补给。”

　　在太空中种植植物，远比想象的要困难。在载荷有限的情况下，“天宫二号”既要满足航天员生存的基本需要，还要满足植物的生长要求。因此，和太空食品一样，太空植物所需的土壤和水，也要“私人订制”。

　　据高等植物培养箱设计专家张涛介绍，此次实验是以蛭石为土壤，铺在一个长方形的盒子里，里面放入种子。“这不是一个简单的盒子，里面功能很多，透气不透水，防止微生物，水可以通过回收装置循环利用等。”

　　此外，蛭石和种子只占据盒子四分之一的大小，其他部分则是为植物预留的生长空间。这个盒子将与储液箱、控制箱等一起放入密闭培养箱，由“天宫二号”带上太空。

　　张涛说，“天宫二号”入轨后，地面将发出上注指令，控制箱接收到卫星发射的指令后，会把营养液注入土壤，种子获得营养液后，实验正式启动。同时，培养箱里的光照系统和温度控制系统开始作用，为植物生长提供环境，箱内的观察相机也会对生长过程进行持续观测。

　　一切似乎都是按照程序自动进行的，那么航天员将会对植物的生长产生哪些作用呢？

　　“航天员在返回地球前，需要来到‘天宫二号’的特定区域，把高等植物培养箱外面的锁紧机构解开，拔出一个装有在太空中生长拟南芥的容器，装进特制的布袋子里带回地球供后续研究。”张涛说，取出容器之后，航天员还需要把解锁机构复原，因为其他植物还要继续在太空中生长。

　　解开、拔出、装入、复原……这几个看似简单的动作，航天员却需要经过多次训练，因为在微重力环境下，行动并没有那么方便。“为了让航天员能够按照科学的方法带回样品盒，需要给航天员提供训练设备，提供培训教材，进行实际操练。”郑慧琼说

　　当然，这难不倒素质过硬的航天员。他们表示，操作比较容易，还提出在太空植物培养方面，将来能够做更高难度的参与。

　　未来，随着中国空间站的建成，我国将执行越来越多的航天任务，后续的试验也将涉及更多的植物种类。也许有一天，依靠自己种植的粮食和蔬菜，在不提供补给的情况下，航天员真的可以在太空中存活500天。

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　　“五星太空之家”是如何炼成的？

　　9月15日，“天宫二号”成功发射升空。10月中下旬，天宫二号空间实验室将会在距离地面393公里的轨道高度上，与神舟十一号飞船交会对接，为航天员组建“太空之家”。

　　高智能“大脑”SpaceOS2

　　说起航天器的智能化“大脑”，人们总会联想起无机质的声音、无处不在的自动化装置。有时，它们还会有性格，可爱或忧郁，是航天员们太空冒险的“左膀右臂”。

　　抛开科幻小说和影视作品的“脑洞”，现实中，“天宫二号”的SpaceOS2操作系统绝对满足你对“高智能”的想象。它可以自主地进行航天器飞行轨道、姿态调整、运行状态的智能化诊断，以及遥测下传、地面遥控指令的执行。

　　SpaceOS2系统还可以实现“一心多用”。它能同时管理运行几十个任务，并具备着从三台互为备份的计算机中发现错误、下达正确指令的“三机容错”功能。这在真正意义上实现了多台计算机在故障时的无缝切换，为航天员在太空工作生活提供了有力的生命保障。

　　快速更换的“模块”单元

　　在家千般好、出门万事难。“天宫二号”在入轨中，就面临着发射过程中高低温交叉“冰火两重天”、剧烈震动的挑战。万一，舱内的设施坏了怎么办？ 答案是快速更换的“模块”单元。特别是智能配电单元，承担着整个舱内的电力供应，是确保生命安全的重要设施。“天宫二号”上首次采用了“插拔式”的结构设计，在地面的模拟试验中，技术人员只需用几分钟就能完成一次维修更换。

　　“多功能平台”可折叠收纳

　　“天宫二号”和“神舟十一号”合体后，这个太空“两居室”该怎么分配呢？五院“天宫二号”总设计师朱枞鹏透露说，航天员吃饭、生活在神舟飞船内，工作、娱乐及锻炼身体在“天宫二号”内，再加上单独的睡眠区、垃圾存放区，组合体的空间被紧凑地格成了多个功能区。

　　跑步机、“动感单车”……在“天宫二号”大约15立方米的工作、生活区里，这个专门供锻炼身体用的地方叫“跑台”。为了节约空间，它和工作用的“多功能平台”都被巧妙地设计成折叠收纳，以最大程度地利用空间。

　　与家人私密通话的“云插座”

　　私密、温馨，是“太空之家”宜居的关键。从整体上看，“天宫二号”用米白、深灰和天蓝色装点：墙是米白色的，底部是深灰，工作台等面板则是天蓝色。多层次的颜色划分，给人清爽的感觉。

　　值得一提的是，睡眠区里还增加了“云插座”，可供航天员与家人进行私密通话。借助天地链路，航天员在轨时，不仅可以与地面视频互动，还能阅读电子书或期刊、看电视新闻和比赛。设计人员还贴心配置了可以外放的音响设备。

　　暗藏玄机的“幕后卫士”

　　目前，“天宫二号”生活区和仪器区的噪声指标，严格控制在了50分贝这一适宜的程度。秘诀就是“双管齐下”：一方面降低噪音源头，比如把设备分区安装；一方面在传统结构上布置一些吸能环节，优化了消声装置。

　　热控系统和环控检测装置是密封舱空气质量的“双保险”。表面上看，热控系统像我们熟知的家用空调一样，保证密封舱的空气在人体最舒适的区间：温度22℃-24℃，相对湿度45%-55%。但其实，它最大的亮点在节能！

　　“天宫二号”的热控系统堪称节能标兵：利用外太空的冷、密封舱内仪器设备的热，通过内部、内外循环利用，实现了热量的高效利用。以“天宫二号”的空间计算，正常的空调约需要1200瓦的功率，而热控系统仅仅220瓦就搞定了！此外，环控检测装置将24小时不停地监控二氧化碳、己醛等20多种有害气体及有害微生物的浓度。一旦超过预警值，就会及时提示航天员处理。文/新华社

　　1.拟南芥和水稻是两种具有代表性的、典型的受到光周期调控的植物

　　2.此次实验是以蛭石为土壤，铺在一个长方形的盒子里，里面放入种子。这个盒子与储液箱、控制箱等一起放入密闭培养箱，由“天宫二号”带上太空

　　3.科学家在地面发出指令，控制箱接收到卫星发射的指令后，会把营养液注入土壤，种子获得营养液后，实验正式启动

　　4.航天员在返回地球前，需要把高等植物培养箱外面的锁紧机构解开，拔出一个装有在太空中生长拟南芥的容器，装进特制的布袋子里带回地球供后续研究