张伟：太空实验“飞天”之前

王雅静

2018年，太空中，一颗小小的种字在天宫二号实验室培养箱中沉睡。地球上，守在大屏幕前面的所有科研人员一直都在密切关注它的生长情况。相关科研工作者经过地面遥控技术对种子进行浇水、温度控制等悉心的照料，第一次在太空中顺利完成了从种子到种子生长的过程。这小小的种子随后被带回地球进行研究，它的生长对7人类来说，可能是未来人类移民其他星球必需的一项技术。

这项实验是张伟与团队遴选的诸多太空实验项目中的一个。作为载人航天发展战略研究工作的主要负责人，张伟肩负着太空实验项目遴选的重要责任。他说道：“未来空间站的建成将会支持开展更多的项目。每一项实验都孕育着重大科学发现和技术突破。”

张伟

中国科学院空间应用工程与技术中心战略规划研究室主任、研究员.曾在北京理工大学信息与电子学院任教8年。在英国伯明翰大学访问研究1年。近年来主要从事载人航天发展战略研究和空间科学与应用任务论证工作。参与我国空间科学发展战略研究、空间开发战略研究、航天强国战略研究和载人航天中长期发展规划的制定等。完成的咨询报告多次上报国务院;组织开展我国载人空间站空间应用任务论证。近年来.面向公众和大、中、小学生做科普讲座100余场。共发表学术论文40余篇.获国防科技进步奖1项。

科学家将“变身”航天员

2016年3月，天宫一号目标飞行器终止了数据服务，同年9月份，天宫二号空间实验室发射升空并成功释放了伴随卫星。它是中国第一个真正意义上的空间实验室，将用于进一步验证空间交会对接技术并进行一系列空间科学实验。在天宫二号发射升空当天，中国科学院空间应用工程与技术中心战略规划室主任张伟坐在直播室中，为大家解析天宫二号承载的实验任务。

近期，张伟愿意出现在大众视线中，讲述与太空有关的科普知识，他从最初演讲时候的严肃紧张，逐渐变得灵活而流畅。他的演讲力图满足人们对于太空讯息的渴望，也让看似遥远的太空变得可知可感。

天宫二号的14项研究项目是经过国内近百位专家充分研讨和论证，面向国际前沿和战略高技术方向的，优中选优实验项目。

张伟透露，目前在天宫二号正在操作的14个项目中，有一些已经完成。航天员已经把生命和材料的样品带回地球，科学家进行了深入研究，比如拟南芥植物样品和材料样品等，并且取得了很多重要的研究成果。这次实验研究还发现在太空生长的水稻吐水问题变得严重，而且拟南芥和水稻等植物生长的周期变长，与此同时，冷原子钟的相关研究成果发布在《naturecommunications》也同样得到了国际同行的高度认可。太空中的实验操作十分困难，不仅仅面临着失重问题，周遭的辐射等环境也十分恶劣。这就需要有关专家在实验装置的研究以及实验样品的选择上进行全方位的考虑，这也成为张伟工作的难点之一。他列举了一些太空中的环境情况。比如，在太空中存在银河宇宙线辐射，这些来自银河系的高能粒子可以穿透舱壁，对实验装置造成一定程度的损伤;在一些辐射环境比较恶劣的情况下，集成电路（IC）常常会受到干扰，宇宙中单个高能粒子射入半导体器件灵敏区，使器件逻辑状态翻转：原来存储的“0”变为“1”，或者“1”变为“0”，从而导致系统功能紊乱，严重时会发生灾难性事故。这也就是很多人所熟知的“单粒子事件”。除此之外，太空温差大，需要相应的加温、散热等热控制装置的配合，以及防振动装置等。

“天宫二号有两大目的，一是开展多项科学实验，覆盖生命、材料、流体、基础物理等多个领域，期待产出高质量科学成果。第二是为未来空间站关键技术的应用做铺垫。天宫二号其实相当于—个小型空间站，也就是未来空间站的雏形。”张伟补充道，“目前预计在2021年初发射核心舱，2022、2023年分别打实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ，在軌完成对接后形成‘T字形空间站，组建成为真正的大型空间站。相比天宫二号的14项实验任务，未来的空间站承担的任务要多得多，预计最终将达数百项，未来的空间站要开展大量的科学研究，也期待有更多的一流科学家参加进来。”

2011年到2013年，张伟与团队组织国内60多位院士，数百位专家开展了载人空间站科学与应用任务的论证工作，面向全国征集了500多个项目，后经过专家评审，遴选出60余项科学意义重大、预期成果突出的第—批科学与应用项目，期待在轨实施。目前，空间站马上就要进行第二轮的项目征集，“大规模空间站未来开展的研究项目，关键是需要提出一些不同于国外项目的、有特色的研究。”

今年，第三批航天员的初选工作正在进行，在这批航天员中将加入科学家航天员，又称载荷专家。他们是一批非职业航天员，有一个其同的身份就是科研学者。他们有一定的学科背景、工作经验，经过多重的心理测试、身体检查以及专业的操作培训等，最终会跟随航天员—起，亲自在空间站操作生命、材料等实验。

“希望在空间站，我国能有科学家航天员到太空中，这是一件非常有意义的事情，我们已经投入大半年的时间一直在筹备这件事情。目前，初选工作已经结束，未来将有多名身体素质好、心理素质过硬、学科背景良好的科学家航天员参与到太空实验中。”张伟自豪地说。