在距離地球400多公里的軌道上,中國空間站遨游蒼穹,成為我國航天事業(yè)的重要里程碑之一。
遙望祖國東北角,一座被稱為“地面空間站”的空間環(huán)境地面模擬裝置前不久正式建設(shè)完成,進入試運行階段,諸多指標達到世界領(lǐng)先水平。
作為我國航天領(lǐng)域首個大科學(xué)裝置,“地面空間站”是國際上首個綜合環(huán)境因素最多、可實現(xiàn)多尺度和跨尺度環(huán)境效應(yīng)研究的綜合性研究裝置,將為我國航天事業(yè)發(fā)展及人類太空探索貢獻智慧和力量。
■ 圓夢:把“空間站”建到地球上
空間環(huán)境嚴苛復(fù)雜,不僅航天器的可靠性受到考驗,航天員的健康安全也面臨挑戰(zhàn)。如何增強宇宙探索能力,是亟待解決的難題。
“要想飛得更遠、駐得更久、探得更細,就要更加了解空間環(huán)境?!笨臻g環(huán)境地面模擬裝置常務(wù)副總指揮、哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長李立毅說,“地面空間站”就是要在地球上建設(shè)一個與真實宇宙空間環(huán)境相似的基礎(chǔ)科學(xué)研究平臺,相當(dāng)于把“空間站”建到地球上。
“地面空間站”位于黑龍江省哈爾濱新區(qū)科技創(chuàng)新城,由哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合中國航天科技集團承建。
相較于把實驗儀器設(shè)備搬到太空,“地面空間站”既能節(jié)省成本、減少安全隱患,又可以根據(jù)科學(xué)問題和工程需要,設(shè)置特定的環(huán)境因素,不受時空限制進行多次重復(fù)驗證,從而打造更加安全便捷的實驗條件和科研手段。
隨著圓形拱門緩緩移動,月塵艙映入眼簾,這便是“模擬月球”實驗艙。在一人多高的空間里,一米見方的平臺閃著銀光,懸置于頂部的探照燈和射線源造型各異。
團隊成員孫承月說,月塵艙攻克了多源輻照充電裝備集成、微小粉塵均勻淋撒、強靜電環(huán)境光學(xué)原位在線檢測等多項關(guān)鍵技術(shù),將為我國探月工程、月球基地建設(shè)和載人航天等重大航天工程提供科研平臺。
“未來,許多需要抵達太空才能進行的實驗,在地面上就能完成?!惫枮I工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院副院長閆繼宏說,這是科學(xué)家夢寐以求的。
■ 攻堅:把“冷板凳”坐熱
不同于其他科研項目和基礎(chǔ)設(shè)施,大科學(xué)裝置既是一個科學(xué)項目,又是一個工程項目,兼具科學(xué)研究與工程建設(shè)的雙重特性,技術(shù)難度大、周期長、風(fēng)險高,可借鑒經(jīng)驗幾乎空白。
作為“地面空間站”的重要組成部分,零磁空間環(huán)境的目標是構(gòu)建一個屏蔽外界環(huán)境磁場干擾的近零磁空間。在導(dǎo)師帶領(lǐng)下,“90后”團隊成員孫芝茵讀博時,創(chuàng)新提出“套娃”式磁屏蔽設(shè)計方案。
“地面空間站”離子加速器系統(tǒng)主任設(shè)計師劉劍利回憶說,由于大量設(shè)備沒有成熟產(chǎn)品,團隊需要從零起步。設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試運行、數(shù)據(jù)分析……每一個環(huán)節(jié)都要拿出“120%的精力”投入。
“作為科研‘國家隊’,不能只考慮我會做什么、能做什么,更要考慮該做什么、要做什么”“摸著石頭過河,哪里有石頭就把哪里的石頭搬走”……團隊成員坦言,大科學(xué)裝置通常需要三四百人的團隊,但“地面空間站”約百人就完成了,周末假期不休息、一天工作十幾個小時是常態(tài),很多時候“一個人當(dāng)兩個人用”。
“‘地面空間站’為什么能?關(guān)鍵要靠自主創(chuàng)新,拿出了‘鋼牙啃硬骨頭’的勁頭。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)校長、空間環(huán)境地面模擬裝置總師韓杰才說,學(xué)校聯(lián)合多家協(xié)作單位不斷攻關(guān),科研探索始終貫穿建設(shè)之中,實現(xiàn)同步推進。