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“天宫空间站是我国未来10年规模最大的空间综合性研究实验平台,我们将把它建成水平先进的国家太空实验室,能够高效开展体系化的空间科学与应用研究和新技术试验,不断产出重大科技成果,持续获取综合应用效益。”中科院空间应用中心研究员、空间应用系统副总师刘国宁在梦天实验舱飞行任务媒体记者会上介绍,中国科学院研制了空间科学研究与应用领域7个方面的8个科学实验柜。目前,已经规划安排了约40项科学实验项目。
中科院上海光机所副研究员、超冷原子物理实验柜科学实验系统副主任设计师汪斌介绍,超冷原子物理实验柜是中国空间站梦天实验舱主要科学载荷之一,期望为超冷原子物理研究提供一个长期在轨稳定运行的实验系统,是世界领先的中国首个微重力超冷原子物理实验平台。
在轨运行期间,将开展诸如高温超导机理、拓扑相变、量子精密测量、标准模型的检验等重大物理问题的研究,通过这些研究期望发现新的物质态,认识新的物理规律,在系列前沿研究方向取得突破性的研究成果。
中科院国家授时中心主任,高精度时频实验柜科学实验系统指挥、责任科学家张首刚介绍,高精度时频实验柜主要是通过不同特性原子钟组合,是空间站中最复杂的实验柜,由2个舱内科学实验柜和4台舱外设备组成一个完整的实验系统。
中科院上海技物所副所長、高精度时频实验柜科学实验系统副指挥舒嵘也表示,高精度时频实验系统通过舱内不同特性原子钟组合,将建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。
中科院上海硅酸盐研究所研究员、高温材料科学实验柜科学实验系统主任设计师刘学超介绍,高温材料科学实验柜是支持在空间站微重力环境下进行材料制备、加工、原位检测、实时观察和诊断于一体的新型实验装置,装置的最高工作温度、温度稳定度、样品数量、实时观察成像技术等均处于国际领先水平。
如果把高温材料科学实验柜比喻成一个会十八般武艺的人,那么控制模块就是大脑,它是所有工作模块/单元的中枢和指挥;高温炉模块就是心脏,可以提供核心的加热功能;批量样品管理模块就是手臂,可以实现样品的精确抓取、移动、定位等功能;X射线透射成像模块就是一双“火眼金睛”的眼睛,它可以实现对实验样品的透视和成像功能。
中科院力学研究所研究员,流体物理实验柜科学实验系统主任设计师、责任科学家康琦介绍,流体物理实验柜主要是支持开展空间微重力环境中流体的宏观、微观运动,扩散过程的基本规律研究,以及空间材料、空间生命科学和生物技术等方向采用透明介质的实验研究。
流体物理实验柜超越了国际空间站3个已有的专用流体实验柜形成的综合测试手段和能力,它将成为国际上技术最完备、设备最先进的空间流体物理实验平台。此外,实验柜也支持空间材料制备、空间生物过程中与流体热质输运相关的交叉性科学与技术实验研究。
中科院空间应用中心、在线维修装调实验柜主任设计师张璐介绍,在线维修装调实验柜主要是支持舱内科学实验与技术试验的精细机械操作、结构和电子学装配、机构润滑等操作及试验验证,并支持开展空间机器人和遥科学技术试验。
在线维修装调操作柜,简称“在线柜”,是在空间站非常特殊的一个柜子,可以把它看作是一个太空维修工厂、一个装配车间、也可以看作一个实验室。
在线维修装调操作柜有一套基于增强现实技术的智能诱导维修系统,在天上的时候,航天员如果需要维修操作一些复杂的设备,可以不再使用传统的说明书、操作手册等产品,而是选择戴上增强现实眼镜,配合诱导维修软件的指引,在真实的待操作产品上叠加预先制作好的操作指引动画,使航天员能够更轻松、更清晰、更直观地了解操作过程,并完成操作。