天宮二號成功變軌兩次:將在太空種水稻和擬南芥

　　原標題：天宮二號成功實施兩次變軌：將在太空種水稻和擬南芥

　　新華網9月16日消息，在北京航天飛行控制中心精確控制下，天宮二號于9月16日成功實施了兩次軌道控制，順利進入在軌測試軌道。

　　據北京航天飛行控制中心副主任李劍介紹，相對此前，這次天宮二號與神舟十一號的交會對接、組合體運行和飛船返回，開展軌道高度與未來空間站的軌道高度基本相同，飛行任務的軌道控制策略與測控模式更加接近未來空間站要求。

　　北京航天飛行控制中心總體室主任陳險峰説：“天宮二號目前狀態良好，各分系統工作正常。”

　　據了解，進入在軌測試軌道後，地面人員將對天宮二號平臺上各分系統的基本功能和穩定性進行測試，還將利用搭載的有效載荷開展一系列空間科學實驗活動。

　　選擇水稻和擬南芥

高等植物培養實驗室模擬圖。

　　“ 天宮二號 上，航天員將參與高等植物的樣品回收。”中國載人航天工程總設計師周建平受訪時説，航天員將在太空主要種植水稻、擬南芥等植物，以檢測空間微重力對生命活動的影響，為以植物為基礎的空間生命生態保障系統奠定技術基礎，以達到將來在空間站設立種植基地的遠期目標。

　　為何選擇水稻和擬南芥？中科院上海生科院植物生理生態研究院高等植物專家鄭慧瓊表示，擬南芥和水稻是兩種具有代表性的、典型的受到光週期調控的植物。“目前對於擬南芥生産發育和基因表達情況非常清楚，如果在空間生長過程中發生變化，很容易識別。水稻是中國人的主要食物來源，希望在未來可以推廣到太空生活中”。

　　太空生長盒。

　　在太空中種莊稼可不比在地球，地球上的生命都是在1G的重力環境下進化而來，微重力環境將是太空種植面臨的一大挑戰。此前在和平號空間站進行的植物培養實驗，植物雖然能夠生存，但不能健康地生存。

　　“長時間在太空的微重力環境下，航天員會發生航天綜合徵。”中科院空間應用系統總設計師趙光恒説，此次實驗目的就是為了研究植物在空間環境如何健康生長。“我們希望能通過實驗，未來讓航天員在空間長期駐留的過程中，能夠有菜吃、有飯吃，不需要全部從地面補給”。

　　蛭石為壤放入盒中

　　在太空中種植植物，遠比想像的要困難。在載荷有限的情況下，“天宮二號”既要滿足航天員生存的基本需要，還要滿足植物的生長要求。因此，和太空食品一樣，太空植物所需的土壤和水，也要“私人定制”。

　　據高等植物培養箱設計專家張濤介紹，此次實驗是以蛭石（一種天然、無毒的礦物質）為土壤，鋪在一個長方形的盒子裏，裏面放入種子。“這不是一個簡單的盒子，裏面功能很多，透氣不透水，防止微生物，水可以通過回收裝置循環利用等”。

　　此外，蛭石和種子只佔據了盒子四分之一的大小，其他部分則是為植物預留的生長空間。這個盒子將與儲液箱、控制箱等一起放入密閉培養箱，由“天宮二號”帶上太空。

　　張濤説，“天宮二號”入軌後，地面將發出上注指令，控制箱接收到衛星發射的指令後，會把營養液注入土壤，種子獲得營養液後，實驗正式啟動。同時，培養箱裏的光照系統和溫度控制系統開始作用，為植物生長提供環境，箱內的觀察相機也會對生長過程進行持續觀測。

　　回地球前取出容器

　　一切似乎都是按照程式自動進行的，那麼航天員將會對植物的生長産生哪些作用呢？

　　“航天員在返回地球前，需要來到 天宮二號 的特定區域，把高等植物培養箱外面的鎖緊機構解開，拔出一個裝有在太空中生長擬南芥的容器，裝進特製的布袋子裏帶回地球供後續研究。”張濤説，取出容器之後，航天員還需要把解鎖機構復原，因為其他植物還要繼續在太空中生長。

　　解開、拔出、裝入、復原……這幾個看似簡單的動作，航天員卻需要經過多次訓練，因為在微重力環境下，行動並沒有那麼方便。“為了讓航天員能夠按照科學的方法帶回樣品盒，需要給航天員提供訓練設備，提供培訓教材，進行實際操練。”鄭慧瓊説。

　　當然，這難不倒素質過硬的航天員。他們表示，操作比較容易，還提出在太空植物培養方面，將來能夠做更高難度的參與。

　　未來，隨著中國空間站的建成，我國將執行越來越多的航天任務，後續的實驗也將涉及更多的植物種類。也許有一天，依靠自己種植的糧食和蔬菜，在不提供補給的情況下，航天員真的可以在太空中存活500天。

　　物理領域重點項目

　　空間冷原子鐘實驗：

冷原子鐘模擬圖。

　　“天宮二號”上搭載了全球第一台空間冷原子鐘，利用空間特殊環境，“天宮二號”將航天器自主守時精度提高兩個數量級，為空間科學和技術、深空探測、廣義相對論驗證、基本物理常數測量、導航系統等方面獲得超高精度時頻基準奠定基礎。

　　量子密鑰分配試驗：

　　量子密鑰分配是量子通信的核心環節。“天宮二號”上的量子密鑰分配試驗將誕生不會被攔截、被破譯、被複製的密信，驗證量子密鑰傳輸，併為實現高速天地通信奠定基礎。

　　伽瑪暴偏振探測儀模擬圖。

　　伽瑪暴偏振探測：

伽瑪暴偏振探測儀模擬圖。

　　在“天宮二號”控件實驗中，開展在軌觀測天體伽瑪暴爆發、瞬變現象並進行偏振測量，在伽瑪暴本質、宇宙結構、起源和演化等天體物理研究領域預期可獲得具有重大科學影響的新發現。

　　【關鍵詞】

　　SpaceOS2

　　高智慧大腦

　　拋開科幻小説和影視作品的“腦洞”，現實中，“天宮二號”的SpaceOS2作業系統絕對滿足你對“高智慧”的想像。它可以自主地進行航天器飛行軌道、姿態調整，運行狀態的智慧化診斷，以及遙測下傳、地面遙控指令的執行。

　　SpaceOS2系統還可以實現“一心多用”。它能同時管理運行幾十個任務，並具備著從三台互為備份的計算機中發現錯誤、下達正確指令的“三機容錯”功能。這在真正意義上實現了多台電腦在故障時的無縫切換，為航天員在太空工作生活提供了有力的生命保障。

　　SpaceOS2系統有一個非常舒適、直觀、清晰的顯示介面。工程師們稱之為“太空高智慧APP”——儀錶控制器應用系統。

　　這個介面整合了航天器十多個分系統的所有數據，把複雜、晦澀的專業數據濃縮成為52組畫面，實現了在軌海量信息的圖形、文字、動畫的智慧化處理與顯示，極大降低了航天員在軌操作的負擔和難度。

　　CRDS

　　對接天眼

　　十月中下旬，“天宮二號”將會在距離地面393公里的軌道高度上，與神舟十一號飛船交會對接。一個名為光學成像敏感器（CRDS）的“眼睛”，正是確保整個交會對接過程“萬無一失”的關鍵。

　　新一代的“對接天眼”，雜光抑制能力列為各項指標的重中之重。通過採用新技術，CRDS已練成“火眼金睛”，即使在強光環境下也能“看清”目標。雜光專項試驗表明，産品具備了在任意光照條件下準全天候穩定測量能力，極大地提高了交會對接的可靠性。

　　此外，研製人員還將首次捕獲時間提高了一個數量級——由原來的約10秒提高至不到1秒。這個時間就好比司機在開車時被強光晃到眼睛之後恢復正常視力的時間， 眼睛從看到目標到作出判斷的響應時間也大大縮短。