1、天道酬勤刚刚开启的“世外桃源开展载人航天，重在载人航天应用。何谓载人航天应用？载人航天应用有何等妙用？或许你正感慨某种新型药物的神奇成效，却不知道它来源于空间生命科学技术；或许你在抱怨突如其来的自然灾害，却对遥感技术、地球物理及地球环境科学给人类带来的福音一无所知那么，请你走近载人航天，跟我们一同去“点击载人航天应用。生命科学与生物技术实验研究人类进入太空，首先面临的问题就是如何维持生命。太空是一个与地球环境迥异的空间，在高真空、强辐射、高洁净、微重力、高热和深冷等极端条件下，生命如何生存与延续、生命过程会受到什么样的影响、太空是否蕴藏着新的生命物种、地球生命到底来源于何处等问题，成为人类开发
2、第四空间时所必需解决的前沿课题。将科学目标定位为前瞻性和根底性研究。中国载人航天应用系统利用空间微重力环境开发出了直接关系人类健康的疾病防治、诊断与治疗的生物药品，研制出了有利于改善人类生活水平的新品种。研究成果载人航天应用系统开展了多项生命科学及生物技术实验研究，并取得重大突破：在“神舟二、三号飞船上，空间蛋白质结晶生长研究工程使用31种动、植物蛋白质材料，120个样品组分别进行实验，最高出晶率达75%。多种蛋白质在空间生长出了尺寸较大、结构完整的晶体，为研究蛋白质结构与功能的关系打下了根底。我国自行设计和研制了灌流式空间细胞培养装置，该装置采用空间实时固化技术，将细胞形态固定在微重力环境下
3、。细胞的增殖率为地面的12.5倍，说明微重力条件有利于细胞的聚集生长。空间细胞融合实验，新闻媒体戏称为“中国科学家组织的太空婚礼。所谓的“太空婚礼就是让两个不同品种的细胞在电场作用下越靠越近，直至相互穿越并最终融为一体的太空实验。如采用黄花烟草和“革新一号烟草两种植物细胞进行空间实验，融合率为18.8%，比地面高10倍以上，成活率达53.6%。为何太空实验常以细胞和种子作为试验样品？1. 科学家发现微重力环境对细胞分裂过程、光合作用、生长、代谢、繁殖等都有一定影响。应用系统科学家采用双向层流薄膜透析培养方法，在太空中对具有药用价值的动、植物细胞进行长时间、连续、较高密度、较大容量的培养，对细胞
4、和生物体感受微重力的机理进行深入研究。2.在太空中，种子会受到微重力和太空高能量辐射的影响而发生遗传基因变异。通过对变异种子进行筛选，可获得具有优良性状的品种，从而培育出高产、优质、抗病的良种。空间材料科学研究在地面重力场的作用下，科学家始终解决不了掺杂半导体材料制备时，会出现因材料比重不均而产生的重力沉降，难以获取掺杂均匀的高质量材料。在空间微重力环境下，应用系统科学家研发了两套空间实验装置：多工位晶体生长炉和晶体生长在线实时观测装置。一定程度上解决了空间材料科学实验的根本技术条件，从而为现代化高科技装备提供可靠的材料。微重力流体物理学实验研究地面的流表达象总是伴随着地球的重力环境，失去重力
5、场作用之后，流表达象又将是如何呢？在微重力环境中，液体外表分子驱动的对流凸现出来，影响材料加工和生物学实验，水会自然漂浮在空间，航天员连喝水、进食、大小便都成了问题。对处于飞行状态的航天器流体管理和防火来说，没有特殊的防范措施很可能会酿成无法挽回的灾难。可靠、有效地做好航天器上的流体管理、实施灾害救助等都依赖于对微重力状态下的流体物理现象的认识。所以微重力流体物理研究对现代航天高技术开展具有直接的应用价值。研究成果开展了微重力液滴迁移实验研究，成功地解决了国外科学家曾经失败过的液滴注入过程中液滴大小控制和液滴别离技术，得到了有重要价值的结果，标志着我国的微重力科学实验水平已提升到一个新台阶，迈
6、入世界先进行列。遥感应用与地球环境监测研究航天遥感是利用航天飞行器的轨道高度这一地面无法到达的优势，对陆地、海洋、地球大气等各个层圈进行观测，为人类掌握、利用、开发地球及地球资源，深化认知地球环境变化规律，提高人类预防和应对各类自然灾害提供科学依据。站得高才能看得远。一般民航客机的飞行高度在10千米左右，而围绕地球飞行的人造卫星、飞船等航天器最低的轨道也在200千米以上，是飞机的20倍，在这样的高度上观测地球那真是“一眼观世界。20世纪60年代后期，遥感技术才开始在航天应用上初露锋芒。迄今为止，全世界200多个国家和地区发射的近6 000个航天器至少有一半以上担负军事侦察对地遥感使命海洋陆地资
7、源调查，地球生态环境、自然灾害、全球气候和环境污染监测，农业估产、工业建设和抢险救灾等社会生产活动。研究成果1.中分辨率成像光谱仪，是继美国2000年发射的MODIS之后进入空间的第二台全谱段中分辨率成像光谱仪。2.航天遥感器，科学家基于对地观测的目的，开展了观察方法的研究和仪器设备的研制。安装在航天器上，远距离收集信息的可见光、红外、微波等设备，被统称为航天遥感器。3.“神舟四号飞船上的多模态微波遥感器是我国首次进行的空间试验，试验采用微波高度计、微波辐射计和微波散射计组合进行综合探测，利用微波不受云雾、光照等自然条件影响这一特质，实现了全天候对地观测。4.太阳常数监测结果经过世界辐射中心与
8、世界辐射基准比对，确认测量结果的准确性在0.08%以内；所测得的太阳紫外光谱辐照度与国际地外太阳紫外光谱辐照度观测平均值相比，在测量误差允许的范围内一致。我国研制的太阳常数监测器已被世界辐射中心列为比对标准设备。空间环境研究空间环境主要研究地球中高层大气和日-地空间环境参数及其变化。在近地空间，重离子辐射可以穿透航天器的舱壁，对人和生物体，乃至航天器上的电子器件、材料造成损伤；活泼的氧原子、宇宙尘埃、空间碎片等在高速运动下也会对航天器构成威胁，在特殊情况下还会引发始料不及的灾难。空间环境的探测研究，不仅是对科学的认知，更重要的是为航天飞行提供平安保障的监测、预报、预警，就好似人们已经普遍认识的
9、天气预报、地震预报一样重要。例如，高层大气探测结果为飞船的轨道、寿命预报提供了重要的科学依据，辐射探测为载人飞行平安提供空间环境条件预报，并为飞船平安防护设计提供了参考数据。空间天文科学探测研究天文学研究可以称得上是最古老的科学研究领域之一。人类进入太空以后，迎来了全波段天文学的新时代。在“神舟飞船上，我国首次开展了宇宙-太阳高能爆发现象观测活动，屡次捕获到宇宙中的奇特现象射线爆发事件。并捕获到一次X20级太阳耀斑。这些观测成果经与国际观测网络资料比照后获得确认，结束了我国在高能天体物理研究没有自己的观测资料的历史。航天平安保障及应用支持技术研究中国载人航天工程所开展的空间科学与应用技术研究，
10、是我国首次组织的系统性综合工程。立足于长远规划，系统选择了一个高技术的起点，从零开始研制、开发、建设天地支持系统及航天保障系统，并开展了新技术应用研究。综合精密定轨技术为遥感应用探测提供支持，采用激光雷达测距、船载GPS定位和飞船系统一S波段测速测距系统的观测资料对飞船进行综合精密定轨，这是我国首次开展的前沿新技术试验。在“神舟四号飞船上试验时，激光跟踪测距精度最高能到达0.3厘米，综合精密定轨精度到达2米左右，使我国低轨道空间飞行器定轨精度提高到了米级水平。空间环境预报中心应用系统空间环境预报中心于1998年组建。在每艘飞船任务中，中心都出色地完成了长期、中期、短期预报和事件警报。执行“神舟一号飞船发射任务时，对狮子座流星雨做出了准确的预报。有效载荷应用中心为开展载人航天应用，新建设的重要地面支持系统。包括S波段数据接收站、载荷监控管理系统和数据预处理系统。1998年初建成，正常运行时间已逾10 000小时。设备工作稳定可靠，系统运行状态良好，全面、成功地实现了对有效载荷在轨飞行试验的管理和成果应用支持，是我国唯一的载人航天应用支持系统，在我国空间科学与应用研究中有着重要的地位。
