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  天宫一号拍摄的青海省黄南藏族自治州尖扎县,图中蓝色为黄河。(图片来源:中科院)

  本报记者 刘欢

  我国首个目标飞行器天宫一号自2011年9月29日在酒泉发射升空至今,已在轨运行300多天,其间,天宫一号开展了地球环境监测、空间环境探测、复合胶体晶体生长等三方面的科学实验,并获得大量珍贵实验数据。昨天,中国载人航天工程网发布了一系列空间科学实验成果,其中大部分已广泛应用于我国国土资源、林业、农业、油气、矿产、海洋、城市热岛、大气环境探测、材料科学等科研领域。

  高光谱成像仪紧盯环境污染

  随天宫一号发射升空的高光谱成像仪是目前我国空间分辨率和光谱综合指标最高的空间光谱成像仪。它成功拍摄了大量高光谱图像,在空间分辨率、波段范围、波段数目、地物分类等方面接近或达到了国际同类产品水平。

  记者了解到,相对传统多光谱遥感技术受到光谱通道数量和光谱分辨率限制的状况,高光谱遥感技术可通过连续测量地物相邻的光谱信号,反映不同地表物质与电磁辐射相互作用的差异,在农情监测、作物估产、国土资源调查、环境监测和地质调查等领域具有巨大的应用潜力。

  截至目前,该高光谱成像仪已顺利运行7000多小时,成功拍摄大量高光谱图像数据。相关实验数据已分别提供给国土资源部航空物探遥感中心、国家海洋局、中国林业科学研究院以及中科院遥感所、对地观测与数字地球中心等单位,为开展地质调查、矿产和油气资源勘查、水文生态监测以及环境污染监测提供了有力支撑。

  探测设备服务“天神”对接

  天宫一号任务期两年,正好处于第24太阳活动周的峰年附近,而太阳风暴的发生具有很强的随机性和突发性。为了做好空间环境保障,科研人员早在天宫一号上天前,就为其安装了高能粒子辐射探测器和轨道大气综合探测器。

  这些探测设备可对天宫一号轨道的高能质子、电子、大气密度和成分进行监测,也能为空间环境预报、空间环境变化机理研究以及目标飞行器、飞船和航天员的安全保障提供准实时监测数据。

  其中,轨道大气环境探测器采用多探头组合等技术,在实时监测轨道大气密度、成分、微质量及其时空分布变化的同时,兼具原子氧及其它空间环境污染效应监测的功能,这些功能对于目标飞行器和飞船轨道、姿态控制以及精确变轨的实施提供了重要保障。

  结合探测设备获取的各类探测数据,天宫一号的空间应用系统还开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究,这些研究成果已成功应用于我国首次载人交会对接任务的空间环境预报,大大提高了轨道大气密度的预测精度。

  结晶实验受重力影响

  空间复合胶体晶体生长实验是当前世界基础前沿科学与高新技术相结合的产物。早在2002年,我国科学家便提出利用神舟号飞船或空间实验室等空间飞行平台,在空间开展胶体晶体形成与相变过程的研究设想。天空一号此番进行的复合胶体晶体生长与相变实验,目的是在空间微重力条件下,研究亚微米尺寸的带电胶体颗粒悬浮液在不同电场和温度下的结晶和相变过程,从而探索重力对胶体晶体自组装的影响。这也是我国首次在空间科学实验中采用可见光衍射方法实现胶体晶体的结构解析。

  目前,该实验中的三个样品已共计在轨开展实验19次,其中等温变压实验12次,自然结晶实验6次。同时,地面科研人员也在同步开展实验,通过天地对比后,他们发现重力对结晶实验过程存在不同程度的影响。

  该实验通过系列关键技术攻关,为后续空间科学实验提供了重要的技术基础。该项目大部分技术可直接应用于空间材料、生命、流体等科学实验中,也为空间站长寿命科学实验进行了关键技术验证,积累了长期在轨科学实验运控管理宝贵经验。