“国货之光”太空实验室，是如何强出天际的？
2021-08-02
澎湃新闻-航空知识822核心提示：目前，核心舱组合体已经在轨运行一个多月，并顺利开展了一系列工作。按计划，后续将陆续发射问天实验舱和梦天实验舱，与核心舱组
目前，核心舱组合体已经在轨运行一个多月，并顺利开展了一系列工作。按计划，后续将陆续发射问天实验舱和梦天实验舱，与核心舱组合成一个T字形构型，建成国家级太空实验室，支持开展大量科学研究和实验。作为太空“顶流”的“国货之光”——太空实验室里究竟有什么，又如何在太空中开展实验？现在就带你研究！
01
太空实验室里有什么？
高洁净、高真空、微重力……这些得天独厚的优势为科学家们在太空中开展科学实验提供了有利条件。在此前的飞行任务中，特定的、明确的科学实验，需要的实验装置属于“专人专用”，一个能够满足不同学科、不同领域的通用型“太空实验室”成为科学家们向往的“神仙之地”，而中国空间站正在实现这个目标，未来，站上的每个实验柜都将是一个高功能的小型太空实验室。
实验柜是空间站舱内实（试）验任务开展的主要支持设施。每个实验柜都是一个专业学科或研究领域的实验研究平台，满足不同学科、不同领域空间科学实（试）验开展的需求。
作为国家级太空实验室，中国空间站还将在舱内、舱外部署众多重大科学设施，用于支持空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、微重力燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理等广泛领域的空间科学实（试）验研究，在轨期间预计可滚动实施近千项实验项目，中国空间科学研究与应用的新时代即将开启。
02
第一梯队都有谁？
4月29日，天和核心舱搭载了“无容器”和“高微重力”两个科学实验柜顺利进驻太空，成为在轨第一梯队成员。目前两个实验柜已经完成基本功能测试，并陆续开展实验。
高微重力实验柜：双层“隔振”挑战极限
2013年，神舟十号航天员乘组在轨期间向公众直播了微重力状态下的“真人秀”。指令长聂海胜盘起腿，玩起了“悬空打坐”。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜缓缓向远处飘去。
对于科学实验而言，太空中的微重力环境能够提供地面难以企及的极限条件，有望获得新发现。但在轨运行的航天器不仅会受到地球引力的影响，也会受到太阳光压、大气阻力等多种因素影响。因此，舱内微重力环境并非绝对意义上的微重力。一般而言，空间站的微重力水平大约在10-3g至10-5g。而高微重力科学实验柜将微重力水平提升了两个数量级，达到10-7g水平，这是怎么做到的呢？
高微重力柜中的悬浮实验台是实现高微重力环境的关键设备，其外体通过喷气控制姿态和位置，隔离外部各种扰动力，内部是电磁悬浮实验台，用于安装科学载荷，航天员可以通过界面来操作实验台。其核心工作模式有两种。第一种为“柜内磁悬浮控制模式”，也被称为“单层主动隔振模式”。外体固定在实验柜中，内体通过主动隔振控制实现10-6g的微重力水平。第二种为“柜外跟随控制模式”。内外体实验系统整体在核心舱的空间内飞行，外体用控制回路对内体进行姿态、轨道跟随。内体不受引力以外的力，就能够实现10-7g的高微重力水平。高微重力实验柜是国际上首次在空间站舱内采用双层悬浮的模式实现内体的高微重力水平。高微重力实验柜后续主要用于开展相对论物理实验和引力物理实验，包括2022年将开展的国际上首次原子层面的相对论弱等效原理检验，将助于我们在物理规律上的持续探索。
