建成两年，中国空间站空间应用系统交出“成绩单”

中国空间站自2022年12月31日全面建成以来，作为我国最大的综合性近地空间研究设施，已在空间站实施180余项科学与应用项目，上行科学与应用任务近两吨实验模块、单元及样品等科学物资，下行空间科学实验样品近百种。

中国科学院在载人航天工程立项之初即牵头负责空间应用系统，从无到有建成了空间科学与应用研究研制体系，组织国内外众多科研单位开展了一系列空间科学和应用研究任务，推动我国空间科学与应用实现跨越发展。

经国内百位院士、千余位专家的多年论证，空间应用系统制定了4个领域、32个研究主题的空间站应用研究体系，并配置了舱内科学实验柜和舱外暴露实验平台；正在研制具有国际竞争力的2m口径空间站巡天空间望远镜（CSST）等一批重大研究设施。

▲中国空间站国家太空实验室

01

成绩显著

空间科学是充满新发现机遇、探索重要科学规律、获得显著应用效益的突破口。空间站提供的长期微重力、宇宙辐射等特殊环境，以及航天员参与、天地往返运输等特殊优势，成为诸学科解决重要科学与应用问题的独特有效途径，也是开展突破性空间新技术试验的重要平台。

各领域科学团队深度挖掘诸多领域方向，着力攻克系列重大科学命题，产出了系列原创性、前沿性、创新性的进展与成果，累计发表几百篇高水平SCI论文，部分成果已实现转移转化与推广应用，显著推动我国空间科学与应用快速发展。

▲空间站科学实验柜及其分布情况

02

各领域全面“开花”

空间生命科学与生物技术方向

通过开展空间植物、动物、细胞生物学及受控生命生态系统等研究，在空间基础生物学和空间生命生态研究方面取得了系列重要进展。

国际上首次获得空间发育的水稻和再生稻新的种质资源。首次实现了空间人胚胎干细胞分化为造血干/前体细胞。实现了国际上空间水生生态系统在轨运行的最长纪录。研究成果为干预骨流失、对抗肌萎缩及防治代谢性疾病等提供了重要理论基础。

▲空间站返回水稻实验样品

空间材料科学方向

在金属及难熔合金凝固机理方面取得具有重要影响的系列科学发现，丰富和发展了材料科学基础理论，得到国际同行的广泛认可和高度评价。

在空间制备出了性能更优的新型红外探测器材料铟砷锑、层状柔性半导体晶体铟硒等，有望研制出更高性能的原型器件。制备出了大尺寸拓扑超导单晶、新型铁基超导材料，超导转变温度相较地面同类材料更高。

验证了抗空间辐射高性能镁合金、凝胶复合润滑材料、形状记忆聚合物材料等材料的可靠性和稳定性，已初步尝试在不锈镁合金卫星电控箱、卫星热管、太阳能阵列和柔性太阳翼等方面应用。

微重力流体与热物理方向

在流体力学、流体管理技术等方面取得系列重要研究进展和成果。

国际上首次获得了宽域重力条件下池沸腾稳态传热数据并发现传热性能的反常重力标度行为，为未来月球、火星探测等任务先进热控、流体管理技术研发提供指导。成功建立了微重力环境下新型板式贮箱流体理论模型，已在我国型号卫星板式贮箱设计得到实际应用。

发现了环状热毛细对流体积比效应跳变规律及多模式转换规律，极大地促进了对空间湍流热对流问题的深刻认识。实现了目前国际最大液滴全过程蒸发与相变传热的研究，成功构建了蒸发扩散系数模型，为蒸发传热、空间生保系统等装置优化设计提供了理论依据和技术基础。

微重力燃烧科学方向

重点研究近可燃极限燃烧过程和点火、火焰传播、火焰稳定、熄火等基础燃烧过程，揭示其中的物理化学机制，发展燃烧基础理论，深入理解能源、动力系统和相关领域燃烧的重要机理，推动我国在清洁燃烧、节能减排、空天推进动力燃烧技术、火焰合成材料等方面的技术进步。

目前已经在国际上首次揭示低流量部分预混火焰的升举及吹熄特性，发现微重力部分预混火焰熄灭过程中的双勾状结构。

微重力基础物理方向

重点研究空间冷原子物理及应用研究、高精度时频与相关基础物理、复杂等离子体物理研究等，聚焦空间冷原子物理和精密测量等方向。

超冷原子实验柜运行正常，实现了全光阱的玻色-爱因斯坦凝聚，原子温度冷却到了数十pK。

国际上首次在轨验证主动氢钟技术，并完成自评估，新一代冷原子微波钟在轨闭环，是目前在轨原子钟的最优指标。空间冷原子干涉仪取得重要进展。

空间应用新技术方向

开展了国产高性能、复杂、新型电子元器件和传感器等空间效应机理研究及在轨验证。

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未来将持续发力

中国空间站作为我国覆盖空间科学相关学科领域最全、在轨支撑能力最强，且兼备有人参与和上下行运输等独特优势的“国家太空实验室”，为我国开展高水平空间科学与应用研究提供了千载难逢的发展机遇。

围绕“四个面向”，空间应用系统未来十年将充分发挥平台优势，围绕重大科技问题和国家重大需求，凝练科学目标，打破传统学科界限藩篱、组织跨领域与多学科的深度交叉合作研究，持续产出重大科技成果并加速转化应用，促进科技全面进步。

来源：中国科学院空间应用工程与技术中心

责任编辑：曹旸