焦点访谈｜揭秘中国地面空间站的硬核实力

来源:央视网

央视网消息（焦点访谈）：4月24日是第十一个中国航天日，今年也是中国航天事业创建70周年。“七秩问天路 携手探九霄”，从“神舟”问天、“嫦娥”揽月到“北斗”指路，再到“祝融”探火、“羲和”逐日，一个个飞天逐梦新纪录的背后，是中国航天科技水平的跨越式发展。大屏幕上的这片白色建筑群，就是我国航天领域首个国家重大科技基础设施。它的占地面积将近有50个足球场大小，由哈尔滨工业大学和中国航天科技集团联合建设，被科学家亲切地称为“地面空间站”。这些天，科研人员正在这里为我国载人登月工程，进行相关的可靠性测试试验。

瞄准2030年前实现中国人首次登月的目标，载人登月探测工程登月任务各项研制建设工作正在稳步推进。今年，“地面空间站”也承接了部分载人登月工程重要型号器件的试验工作。要实现登月，首先面对的就是月表带电月尘环境带来的挑战。

国家重大科技基础设施空间环境地面模拟装置建设副总指挥闫继宏：“从以前阿波罗登月计划的资料，到目前我们探月，各个国家，美国、欧盟还有中国在地面的实验验证，它是现在环境因素里的头号‘杀手’。”

为什么月尘是登月的头号“杀手”呢？因为月球表面受到陨石和流星的撞击，会产生许多带有棱角的微小颗粒，这就是月尘的主要来源。加上月球表面没有大气的存在，这些月尘颗粒直接受到太阳和宇宙射线照射，每个颗粒都会带上几千个电荷。这些带电的有棱角的月尘颗粒悬浮在月球表面，极易黏附在航天服上。当航天员活动时，这些带电月尘颗粒就会磨损航天服，危及航天员的生命安全和健康。

通过月尘舱模拟的带电月尘环境，科研人员可以测试不同材质的航天服，看看哪种材质能够更好地抵御带电月尘的侵袭，还可以研究月球车太阳能帆板结构，找到避免被月尘覆盖的最佳方案。这为我国载人登月工程提供了不可或缺的地面验证条件。

除了月尘，月球表面的极致零磁环境，也是载人登月任务必须面对的另一大挑战。地球磁感应强度约有5万纳特，这个强磁场环境是人类健康生存的基本条件之一。但是当人类长期暴露在月球近乎为零的磁场环境中，会有什么样的健康风险？有研究表明，在极低磁场环境中，生物体会出现多种功能变化，而想要深入研究这些问题，首先就得在地球上复刻出一模一样的近零磁场环境。

在零磁空间，科研人员借助特制的脑磁仪，能够捕捉航天员在运动状态下的极微弱脑磁信号变化。通过研究这些信号，就能分析零磁环境对航天员身体机能的影响。

国家重大科技基础设施空间环境地面模拟装置空间磁环境模拟与研究系统主任设计师潘东华：“我们国家现在有更长远的规划和打算，像月球，甚至更远的星际空间，磁场感应强度近乎为零。在这里可以对未来服役的宇航员进行低磁场暴露下的健康评测，所以它的意义非常大。”

刚开始建造这个零磁空间时，科研团队面对的几乎是一个不可能完成的任务。地球磁场无处不在，相比较之下，外太空存在的极其微弱的磁场环境，仅为地球磁场的近百万分之一。打造一个几乎没有任何磁场干扰的零磁环境，相当于要在汹涌澎湃的大海中建造一座完全不受海浪影响的小岛。

零磁空间开工建设后近五年时间里，为了让装置的数据准一点，再准一点，科研人员常常在每天凌晨做试验，因为那时候人类活动较少、影响最小、数据最准。

国家重大科技基础设施空间环境地面模拟装置常务副总指挥、常务副总师李立毅：“为了对比白天和晚上的不同，要做很多对比试验和测试，来监测设计是不是能达到非常优秀的状态。我们也提出了一种新的从外到内的建造工艺，确保一次下来这个测试就达到了预期的结果。”

通过这种新的建造工艺，科研团队用7层特种电磁屏蔽材料层层包裹，形成一个“套娃式”的结构，将原本5万纳特的地球磁场感应强度，稳定控制在0.02纳特左右。

李立毅：“我们设计的时候给施工单位的技术指标是0.2纳特，但自己心里要达到的指标是0.02纳特，给自己增加10倍的难度。你一定得有追求，做零磁装置为什么不做到世界第一？”

月尘舱和零磁空间对月球表面环境的模拟只是这座 “地面空间站” 所能模拟的两类宇宙极端环境。目前，这里可以模拟接近绝对零摄氏度的超低温、宇宙真空、强电磁辐射等九大类空间环境，凭借这个全球规模最大、模拟因素最多、功能最全的空间环境效应研究平台，中国科学家在世界上首次实现了“多因素耦合”的科学设想。

国家重大科技基础设施空间环境地面模拟装置空间生命科学系统主任设计师李亮：“我们这个装置相较于以前的，包括一些国外的空间环境模拟装置来说，最大的优势就是我们进行了更多因素的耦合。这意味着能够更加接近于空间里的真实环境。”

在真实的太空环境里，粉尘、磁场、温度、辐射这些影响因素从来都不是单独存在的，它们相互交织、共同作用在航天器和航天员身上。

“地面空间站”就是要解决这个“1+1等于几”的问题。通过在地面精准模拟各种空间环境因素，就好像把宇宙“搬”到了地球上。科学家可以一个因素一个因素地研究，再逐步叠加，最终揭示多因素耦合的真实效应，为航天器的高可靠与长寿命运行和航天员长期太空驻留等提供关键研究支撑。2022年底，中国空间站已全面建成并进入应用与发展阶段。可能有人会问，我们不是已经有了天上的空间站吗？为什么还要在地面再建一个“空间站”呢？

李亮：“我们在天上做实验，一方面成本比较高，周期很长，不能今天想做，明天就发一个火箭去上天；另外一方面很多地面很精细的大型设备，没法在天上去用。所以我们在地面建这个装置支撑国家航天，或者其他重大科研方向的研究。”

建设“地面空间站”还有一个更深层的挑战，就是航天领域的国际竞争激烈，很多关键核心技术和设备，花钱也买不来，只能靠我们自立自强。

从2005年组建团队开展调研论证，到2024年顺利通过国家验收，科研团队通过19年的持续攻关，攻克了17项关键技术。它的建成，不仅让我国彻底告别了航天实验“靠天吃饭”的困境，更标志着我国空间环境模拟实现了从跟跑到领跑的跨越。

这座“地面空间站”运行两年多来，推动超过2000款国产宇航元器件完成地面验证，成功应用于神舟飞船、“天宫”空间站、嫦娥六号等十多项国家重大航天工程。不止航天领域，科研团队还在新材料、新能源、医疗健康、农业育种等领域也取得了一系列进展。

把宇宙“搬”到地球，在地面破解太空难题。这座“地面空间站”用实实在在的成果，为中国航天七十年辉煌征程写下生动注脚。中国航天事业走过从无到有、从弱到强的七十年，一代代航天人接续奋斗，铸就了一个又一个大国重器，走出了中国航天勇攀高峰的自主创新之路。

1970年4月24日，“东方红一号”人造地球卫星成功发射，开创了中国航天史的新纪元。

2003年10月15日，神舟五号飞船成功发射并返回，中国首次实现载人航天飞行。

2022年底，中国“天宫”空间站全面建成，实现载人航天工程“三步走”发展战略目标。

2026年2月11日，长征十号火箭与梦舟载人飞船等实现多项关键技术验证，中国载人登月工程研制取得重要阶段性突破。

仰望星空，脚踏实地。航天既是一个高科技的事业，也是一个高风险的事业。航天强国的建设需要更多航天科技的支撑。“地面空间站”的建设者们用近二十年的不懈努力，为中国航天事业筑起了一座坚实的“地面堡垒”。未来，像“地面空间站”这样的大国重器将继续为载人登月、深空探测等国家重大航天任务提供坚实的地面科研支撑，为人类探索宇宙奥秘贡献更多的中国智慧与中国力量。