探訪“地面空間站”！ 空間環(huán)境地面模擬裝置投入試運行

中國空間站依托艙內(nèi)外的實驗設備，可以開展兩百多項空間科學試驗和實驗。在我國的黑龍江，由哈爾濱工業(yè)大學牽頭建設，一個可以綜合模擬多類空間環(huán)境因素、具有國際領(lǐng)先水平的“地面空間站”——空間環(huán)境地面模擬裝置已經(jīng)投入試運行，預計今年年底將完成驗收。里面究竟有什么？來看記者的探訪。

月亮我們抬頭就能望見，但是想要登上月球卻不是那么容易的。記者來到地面空間站，替大家提前觸摸一下月球表面的月塵。地面空間站月球表面環(huán)境模擬艙，簡稱也叫月塵艙。月塵艙是怎么工作的呢？

月塵艙：模擬月球表面環(huán)境 為載人登月做準備

哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學研究院院長 李立毅：月塵艙里面一個大的真空倉，左邊位置外邊連接了一個電子槍，它是為了產(chǎn)生電子束，使月塵帶上負電，正面蜂窩狀的就是36盞氘燈，它用于產(chǎn)生紫外線，使月塵帶上比較低的電壓的正電。上邊是一個振動篩，它主要目的是為了模擬月球表面粉塵的揚塵現(xiàn)象。月表環(huán)境綜合模擬艙，它的目的就是模擬多種環(huán)境，更接近真實的月球表面環(huán)境的狀態(tài)，來研究月塵在這種環(huán)境下的形成機制，以及它對航天器和航天服、航天員的影響，為我們將來的載人登月做好充分的準備。

綜合輻射環(huán)境模擬實驗艙：研究衛(wèi)星及其零部件空間環(huán)境效應規(guī)律另外一個綜合輻射環(huán)境模擬實驗艙，它的模擬的空間環(huán)境因素會更多。這個環(huán)境模擬艙內(nèi)部的直徑是5米，全高是12米，內(nèi)部的實驗空間是6.35米。

哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學研究院院長 李立毅：這個環(huán)境實驗艙，我們的工作人員正在準備做設備的聯(lián)合調(diào)試的工作。在這個實驗艙內(nèi)，我們就可以模擬空間6大類環(huán)境因素，這也是世界上綜合的這些性能指標和實際的空間環(huán)境最接近的一套模擬實驗裝置，利用模擬的實驗裝置可以對衛(wèi)星的零部件，還有各類航天器的材料器件，進行空間環(huán)境效應規(guī)律的研究和探索它的物理本質(zhì)。

李晶晶：剛才只是展示了大科學裝置的其中兩個“寶貝”，更多的“寶貝”它們一起作用，來模擬9大類的空間綜合環(huán)境，讓空間實驗不再“難于上天”。

“大塊頭”有大智慧 為航天強國提供堅強支撐

剛剛記者介紹的這兩個“寶貝”，只是“地面空間站”大科學裝置的一部分，在這個有50個足球場大小的園區(qū)內(nèi)，還有不少身懷絕技、有著大智慧的龐然大物。

在空間等離子體科學實驗樓，兩個相當于3層樓高、直徑為5米的大型真空模擬艙傲然挺立。它們將距離地表20公里以外的環(huán)境，“搬”進了艙內(nèi)，在國際上首次實現(xiàn)三維地球磁層空間等離子體環(huán)境模擬。專家介紹，宇宙中到處分布著等離子體，太陽、星云、極光等都是等離子體。通常情況下，等離子體是比較溫和的，但當發(fā)生太陽風暴時，它會“變身”高能、高速粒子，被拋向外天空，就像一個失控的子彈，對運行中的航天器，產(chǎn)生巨大的威脅。通過近十年研發(fā)，哈工大空間等離子體研究團隊憑借關(guān)鍵技術(shù)，在地面上模擬出太陽風暴產(chǎn)生的過程。

哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置空間等離子體物理研究室主任 金成剛：它的難點就是主要在于在瞬間產(chǎn)生、釋放一個大的能量（產(chǎn)生等離子體）。這樣的話我們可以對整個空間等離子體的分布、它的演化進行一個更精確的、多點的測量，最終目的建立空間等離子的預報模型，為航天器的在軌運行提供保障。

在空間磁環(huán)境科學實驗樓，這個由七層電磁屏蔽材料構(gòu)成的像“套娃”一樣的結(jié)構(gòu)，叫做空間磁環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)。外太空磁場極其微弱，地球磁場是外太空磁場的近50萬倍。而在“套娃”結(jié)構(gòu)內(nèi)部，哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學研究院團隊通過技術(shù)實現(xiàn)了接近零磁的空間環(huán)境，在世界上達到國際領(lǐng)先水平。

哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置 副研究員孫芝茵：你看這是最關(guān)鍵的內(nèi)層磁屏蔽，這是它的退磁電纜，當門關(guān)閉以后，我們通過控制退磁電纜里面的電流，可以降低內(nèi)部空間的磁場。這是我們經(jīng)過五年研發(fā)后所獲得的最關(guān)鍵的核心技術(shù)。

零磁空間環(huán)境，為航天器發(fā)射前需要做的磁特性測試提供了地面實驗條件。這一系統(tǒng)還能以極高的靈敏度，捕捉很多在地磁環(huán)境下無法測量的微弱磁場信號。此外，它在生物電磁信息研究領(lǐng)域也有很多應用研究，能更精準地捕捉到腦磁和心磁的信號，進行腦科學等的研究與分析。

作為我國航天領(lǐng)域首個國家重大科技基礎(chǔ)設施，哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置可以綜合模擬九大類空間環(huán)境因素，創(chuàng)造真空、高低溫、零磁、微重力等地球上沒有的空間或星球表面環(huán)境。未來，保障航天員在艙外工作時的生命安全、提升航天器的使用壽命等許多需要抵達太空才能進行的實驗，在這里就可以完成。目前，已有國內(nèi)外110余家高校和科研院所與哈工大空間環(huán)境地面模擬裝置簽署了用戶協(xié)議，未來將有可能進入“地面空間站”開展科學實驗。

哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學研究院院長 李立毅：我們期盼依托空間環(huán)境地面模擬裝置這一國家重大科技基礎(chǔ)設施 ，能吸引全國全世界的優(yōu)秀科學家來利用這里的平臺條件，開展高水平的科學研究，揭示空間環(huán)境與物質(zhì)作用的效應規(guī)律及其物理本質(zhì)，為我們國家航天事業(yè)的快速發(fā)展提供理論、技術(shù)和實驗數(shù)據(jù)的支撐。