原標題：空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域：持續(xù)產(chǎn)出重大科技成果

【資料圖】

載人航天工程立項實施以來特別是空間站建造期間空間科學(xué)、空間應(yīng)用、空間技術(shù)領(lǐng)域取得哪些進展成果？未來又有哪些發(fā)展前景？

在今天召開的載人航天工程空間應(yīng)用與發(fā)展情況介紹會上，這些問題有了解答。

“造船為建站、建站為應(yīng)用”，載人航天工程立項伊始，專門建立了空間應(yīng)用系統(tǒng)，由中國科學(xué)院牽頭負責(zé)，主要利用載人飛行器開展空間科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域的前沿任務(wù)。

在載人航天工程第一步和第二步任務(wù)中，從無到有，建成了空間科學(xué)與應(yīng)用研究研制體系，組織了國內(nèi)外眾多科研單位在對地觀測、空間科學(xué)、應(yīng)用新技術(shù)等領(lǐng)域，開展了60余項空間科學(xué)和應(yīng)用研究任務(wù)，攻克500余項關(guān)鍵技術(shù)，全新研制了600余臺套有效載荷，圓滿完成了歷次飛行試驗任務(wù)，取得了一批國際水準和國內(nèi)開創(chuàng)性成果，推動我國空間科學(xué)與應(yīng)用水平整體躍升，相關(guān)成果在應(yīng)用衛(wèi)星型號實現(xiàn)了推廣應(yīng)用，產(chǎn)生了突出的經(jīng)濟和社會效益，彰顯了載人航天應(yīng)用的前瞻引領(lǐng)作用。具體來說：

在對地觀測領(lǐng)域

攻關(guān)研制的中分辨率成像光譜儀、多模態(tài)微波遙感器、超光譜成像儀、多角度寬譜段成像儀、三維成像微波高度計等一系列對地觀測及地球科學(xué)研究儀器，采用全新技術(shù)體制、技術(shù)指標先進，突破了一大批核心關(guān)鍵技術(shù)，率先實現(xiàn)了在軌驗證，并在國土資源調(diào)查、海洋應(yīng)用、林業(yè)應(yīng)用、城市環(huán)境監(jiān)測、水文生態(tài)監(jiān)測和應(yīng)急災(zāi)害監(jiān)測等方面開展了試應(yīng)用，跨越了一個又一個的里程碑，相關(guān)技術(shù)成果迅速在風(fēng)云、氣象、海洋等業(yè)務(wù)衛(wèi)星上進行了轉(zhuǎn)化應(yīng)用，取得了突出效益。

在微重力基礎(chǔ)物理領(lǐng)域

研制了國際上首臺，也是截至目前國際上唯一一臺在軌運行的冷原子鐘，實現(xiàn)頻率穩(wěn)定度7.2E-16（3000萬年誤差小于1秒），成功搶占國際空間時頻基準研究的制高點。

在空間天文觀測領(lǐng)域

伽馬暴偏振探測獲得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，開辟了伽馬射線偏振探測新窗口，同時在國內(nèi)首次利用觀測到的蟹狀星云（Crab）脈沖星的脈沖信號進行定軌研究，推動了脈沖星觀測和導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展。

在空間生命科學(xué)領(lǐng)域

在我國首次完成了高等植物“從種子到種子”的空間長周期培養(yǎng)，實現(xiàn)了植物生長調(diào)控，為未來人類長期太空生活的生態(tài)系統(tǒng)建立及地面高品質(zhì)育種提供了有力手段；國際上首次在空間實現(xiàn)了人類胚胎干細胞體外分化為原始生殖細胞并存活33天，對于未來人類空間生殖及健康提供了重要的實驗依據(jù)。

在空間材料科學(xué)領(lǐng)域

開展了半導(dǎo)體光電子材料、金屬合金、納米及復(fù)合材料等數(shù)十種新型材料的空間制備實驗研究，獲得了高質(zhì)量的材料樣品，發(fā)現(xiàn)了一批新的材料生長現(xiàn)象，提高了對于相關(guān)科學(xué)規(guī)律的認知，研究成果對于地面材料加工工藝的改進與發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義，并已在國民經(jīng)濟當中實現(xiàn)了成功應(yīng)用。

在應(yīng)用新技術(shù)領(lǐng)域

首次在空間飛行器上在軌二次釋放微小衛(wèi)星并實現(xiàn)了對非合作目標的近距離成像觀測、精確繞飛或飛越觀測，為航天器編隊飛行奠定技術(shù)基礎(chǔ)。非牛頓引力實驗檢驗的關(guān)鍵技術(shù)驗證項目高水平驗證了空間高精度靜電懸浮加速度計，對我國相關(guān)空間計劃在弱力測量和慣性參考方面具有重要支撐作用。

在載人空間站任務(wù)中，空間應(yīng)用系統(tǒng)瞄準世界科技前沿及國家重大需求，前瞻規(guī)劃、攻關(guān)研制和在軌部署了近30個國際一流的科學(xué)研究與技術(shù)試驗設(shè)施，正在抓緊研制旗艦級的巡天空間望遠鏡。其中，高精度時頻系統(tǒng)、高微重力實驗柜等設(shè)施為國際首創(chuàng)，超冷原子物理實驗柜、生命生態(tài)實驗柜、無容器材料實驗柜、燃燒科學(xué)實驗柜等實驗設(shè)施達到國際領(lǐng)先或先進水平。這些設(shè)施上配備了多種先進的精密檢測、實驗支持儀器，如材料實驗X射線實時診斷、流體實驗的數(shù)字全息、燃燒實驗的弱光ICCD檢測、超冷原子的兩級交叉光阱冷卻，生物實驗的微通道PCR芯片擴增、人機協(xié)同高精度微操作器等。這些設(shè)施體系架構(gòu)開放，可通過擴展升級長期保持高水平穩(wěn)定運行，有力支撐空間站成為我國當前覆蓋學(xué)科領(lǐng)域最全、在軌支持能力最強，且兼?zhèn)溆腥藚⑴c和上下行運輸?shù)泉毺貎?yōu)勢的“國家太空實驗室”。

空間應(yīng)用系統(tǒng)還在地面建成了實物鏡像系統(tǒng)、數(shù)字鏡像系統(tǒng)及空-地“云”計算平臺，創(chuàng)新發(fā)展了人機融合、數(shù)字伴飛的空間科學(xué)實驗?zāi)Ｊ剑纬闪恕岸说蕉恕钡脱訒r遙科學(xué)實驗和海量科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)能力；建成了全壽命周期載荷研制支持平臺、電磁彈射微重力實驗設(shè)施和太空實驗室地面實驗基地，為載荷設(shè)計、總裝、集成測試等研制工作，以及科學(xué)項目遴選與培育、地基研究和匹配實驗等，形成了實驗載荷/樣品全壽命周期研制試驗支持能力。通過以上設(shè)施/平臺，實現(xiàn)了天地高效協(xié)同，大幅提升了在軌實驗效率，形成了集約高效開展大規(guī)模空間科學(xué)實驗與應(yīng)用能力。

空間站作為我國最重要的綜合性近地空間研究基地，努力爭取在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域進入國際前沿，在應(yīng)用基礎(chǔ)和新技術(shù)方面解決國家重大需求，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供高質(zhì)量科技供給。當前，空間站科學(xué)實驗設(shè)施基本完成在軌測試，在軌運行穩(wěn)定可靠，具備了大規(guī)模開展空間科學(xué)研究的能力。截至目前，已開展了60余項實驗項目、上萬次在軌實驗，獲得了原始實驗數(shù)據(jù)近60TB。目前，科學(xué)家正在開展實驗樣品的地面研究，部分領(lǐng)域已取得階段性成果，以下對兩個典型領(lǐng)域展開介紹。

在空間生命科學(xué)方面

在空間首次實現(xiàn)人類胚胎干細胞誘導(dǎo)分化為精原細胞以及卵泡樣細胞，系統(tǒng)解答空間微重力環(huán)境對干細胞譜系分化的影響，并開發(fā)了多類生殖細胞體外分化的體系及裝置，有望推進輔助生殖治療不孕不育的技術(shù)革新；研究揭示了骨骼肌細胞的重力感應(yīng)分子機制，明確靶向自噬或靶向特定微小RNA抵抗肌肉萎縮的可行性，為肌肉萎縮的治療提供了新思路和新手段。

在空間材料科學(xué)方面

發(fā)現(xiàn)了鈮硅合金的快速共晶生長動力機理，為研制下一代高性能航發(fā)用鈮合金材料奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；實現(xiàn)了硒化銦材料的空間制備，發(fā)現(xiàn)了鉍（Bi）摻雜硒化銦（InSe）材料性能優(yōu)異、遷移率是超薄硅材料的15倍，且具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，其開發(fā)應(yīng)用將有望推動場效應(yīng)管的升級換代，獲取顯著的經(jīng)濟效益。

隨著空間站建成，載人航天工程進入應(yīng)用與發(fā)展階段，為進一步加大空間站應(yīng)用力度，空間應(yīng)用系統(tǒng)面向全國科研機構(gòu)、高等院校、產(chǎn)業(yè)用戶等，廣泛征集了空間站科學(xué)、技術(shù)與應(yīng)用需求，組織了近百名院士、近千位國內(nèi)外一流科學(xué)家進行了深入研究和論證，形成了系統(tǒng)性、體系化的空間站應(yīng)用與發(fā)展工程應(yīng)用任務(wù)規(guī)劃，主要包括空間生命科學(xué)及人體研究、微重力物理科學(xué)、空間天文與地球科學(xué)、空間新技術(shù)及應(yīng)用等4大領(lǐng)域、30余個研究主題，將實施60余項研究計劃、上千項研究項目。

今年6月，載人航天辦公室面向全國發(fā)布了《空間站應(yīng)用與發(fā)展工程空間科學(xué)與應(yīng)用項目征集公告》，空間應(yīng)用系統(tǒng)在北京、上海、武漢、西安、廣州等地開展了項目征集宣講活動，引起國內(nèi)外科學(xué)家的高度關(guān)注，目前已征集到一大批項目建議，為空間站應(yīng)用項目的滾動實施奠定了基礎(chǔ)，預(yù)期將在科學(xué)、技術(shù)和應(yīng)用方面產(chǎn)出重大成果和效益。

如在科學(xué)前沿探索方面，預(yù)期將在超低溫量子物態(tài)、軟物質(zhì)非平衡動力學(xué)、生命起源的分子機制、多波段巡天及宇宙學(xué)、天體極端物理過程等前沿科學(xué)研究取得具有國際影響的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為人類知識寶庫貢獻新內(nèi)容；在技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用方面，將在干細胞與再生醫(yī)學(xué)、合成生物制造、生物納米藥物開發(fā)等生物技術(shù)取得重要突破，服務(wù)于改善人民生命健康；研究制備高性能航空發(fā)動機葉片材料、紅外探測器材料、高端制造用高熵合金等國家急需的先進材料，助力解決國家卡脖子材料問題；發(fā)展新一代信息技術(shù)、超低溫量子精密測量、高精度時頻系統(tǒng)技術(shù)等并推廣應(yīng)用，獲取顯著的經(jīng)濟和社會效益。

空間站的建設(shè)運營為推進我國空間科學(xué)和應(yīng)用發(fā)展提供了重大歷史機遇，空間應(yīng)用系統(tǒng)將按照國家太空實驗室的總體目標，堅持“四個面向”，持續(xù)論證優(yōu)選具備重大科技價值、重大戰(zhàn)略應(yīng)用潛力的高水平項目，持續(xù)產(chǎn)出重大科技成果，為“加快建設(shè)科技強國、實現(xiàn)高水平科技自立自強”做出更大貢獻。

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