哈工大 将空间站“搬”到地球上

□本报记者 赵一诺

造型新奇的楼宇、炫酷的“刷眼”识别……这里，是空间环境地面模拟装置建设园区。不久前，这个由哈尔滨工业大学和中国航天科技集团联合建造的我国航天领域首个大科学装置竣工。未来，许多需要抵达太空才能进行的实验，在这里就可以完成。

为何要建“地面空间站”？它的建成投用对我国航天事业发展有何助力作用？

近日，记者来到哈尔滨工业大学，开启了奇妙的“地面空间站”之旅。

空间实验不再“难于登天”

走进园区，约50个足球场大小的园区内，分布着“一大三小”四栋实验楼，看似外表普通的实验楼却十分有“内涵”。

跟随哈工大空间环境与物质科学研究院空间环境地面模拟装置器件离子辐照研究系统的设计师马国亮，来到空间综合环境实验楼一层的综合环境模拟系统。在这里，一个白色的庞然大物赫然矗立。

“这是模拟月球表面环境的装置。有了它，科学家在家门口就可以研究月尘物理和月球探测工程。”马国亮介绍，这个庞然大物只是“地面空间站”众多装置中的一个。

建一座包罗万象的“地面空间站”有多难？可以综合模拟九大类空间环境因素、具有国际领先水平的“空间环境地面模拟装置”从提出建设概念到实施建设，就花了十余年时间，大到整座建筑的功能设计，小到一颗颗螺丝钉的材质，都凝结着设计师和哈工大科技工作者的巧思、热情和想象力。

“空间环境地面模拟装置，就是要在地球上建设一座与真实宇宙空间环境相似的‘地面空间站’，相当于把空间站‘搬’到地球上。”哈工大大科学工程常务副总指挥、常务副总师、空间环境与物质科学研究院院长李立毅说，未来航天员还可以在这里体验和适应月球、火星等星球的表面环境。

针对如何更好保障航天员在舱外工作时的生命安全、提升航天器的使用寿命，李立毅表示，今后许多需要抵达太空才能进行的实验，在这里就可以完成。届时，科学家开展空间实验将不再“难于登天”。

“国家需要就是努力方向”

“梦天”飞天，“天宫”梦圆。近年来，我国载人航天领域硕果累累。那么，为什么还要在地面建一座“空间站”？

在太空中的空间站是一个长期开展空间科学研究和实验的基地。由于空间站轨道具有与地面完全不同的极端环境，对物质的演化和作用有特殊的效果。“开展太空实验不仅有助于我们认识宇宙起源、揭示物质本质和运动规律，还有助于我们探索甚至遨游星辰大海。”李立毅说。

此外，在空间站开展相应的研究还存在其他诸多困难，比如很多仪器设备没有办法“搬”到太空；一些大质量的设备、材料和物质上天，需要付出极大的成本和代价；只有少数航天员科学家能够前往空间站进行实验操作……

“因此，建设可以模拟不同空间环境因素的‘地面空间站’意义非凡。”李立毅说，特别重要的是，可以在环境模拟设备上设计、安装先进的分析和研究设备，为系统、深入开展空间极端环境模拟与物质演化行为的研究提供便利。

“国家需要就是努力方向。”李立毅表示，航天梦是强国梦的重要组成部分，这一装置将为我国航天强国建设提供重要支撑。

解决全球尖端科研难题

在空间等离子体科学实验楼，两个直径5米、分别长10.5米和6米的大型实验舱傲然挺立。

“这是空间等离子体环境模拟系统的主体设备，两个实验舱分别用于模拟研究距离地表100公里以外到太阳之间的空间环境和距离地表20公里至100公里之间的空域环境。”空间等离子体环境模拟系统副研究员金成刚指着两个“大家伙”说，航天器在等离子体的海洋中航行，等离子体的分布和演化规律对航天器的服役有着重要影响。

记者发现，在空间综合环境实验楼辐射区，最薄的墙体也有1米多厚，最厚的则达到3米多。“防辐射墙体设计主要是为了满足加速器运行时防辐射的特殊要求。”马国亮介绍。

在这个实验楼里，有系统级综合辐照试验舱、月尘舱、火星尘舱、高速粉尘舱等四个巨型金属装置，这些需要“仰望”的“大块头”看似平淡无奇，实则同样有“内涵”。“这是空间综合环境模拟分系统，用来模拟太阳系的真空、太阳和紫外电子辐射等典型环境因素。”空间综合环境模拟系统副研究员李丽芳说，这将为我国载人航天、深空探测、空间站建设等重大工程提供世界领先的科研平台试验标校环境，解决高性能航天材料和器件等“卡脖子”问题。

“‘地面空间站’工程兼具科学研究与工程建设的特性，科研探索始终贯穿建设之中，需要不断攻关、不断调试、不断改进，有一些全球都很少碰触的尖端科研难题，更需要以‘钢牙啃硬骨头’的劲头，反复进行研究试验。”李立毅感慨万千。

李立毅介绍，依托在轨运行的“天宫”和空间环境地面模拟装置等，将为航天发展和空间探索提供保障。不仅如此，未来，“地面空间站”在脑科学、生命健康、高端仪器研发等方面也会有广泛的作用。

从设想到现实，一路走来，诸多科技工作者夙兴夜寐、孜孜以求：为让零磁空间环境系统的数据准一点、再准一点，装置开工建设以来的近五年时间里，科研人员只能在每天凌晨做试验，因为那时候电网功率最低、影响最小、数据最准；面对部分进口部件被“卡脖子”，科研人员夜以继日，最终实现自主设计研发……

“装置建设的溢出效应非常明显，围绕空间环境模拟的许多关键技术在建设需求牵引下得到突破，我们已累计申请国际和国内发明专利120余项。”李立毅说，国内外的科学家已迫不及待地想要进入“地面空间站”开展科学实验。目前，已有国内外110余家高校和科研院所与该装置签署了用户协议。