“銀河明白！”——揭秘國家太空實驗室的青春力量

　　多批次空間科學實驗樣品隨神舟飛船返回，科研人員對返回科學實驗樣品進行檢驗及初步分解。本版圖片均由中國科學院空間應用工程與技術中心提供

中國空間站科學實驗柜部署情況。

　　編者按

　　它可以是“世界上最冷的地方”，以接近絕對零度的溫度“凍”住原子的“腳步”；它也可變身“太空熔爐”，難熔的高強鈮合金在這里被激光加熱至2400攝氏度，熔成完美的球形，這種超高溫合金被認為是下一代火箭和航空發(fā)動機的重要備選材料——它就是中國空間站里的太空實驗室。水稻種子在這里萌發(fā)，然后拔節(jié)生長，結出的種子已在地球孕育兩代；不僅4條斑馬魚曾在這里安家，小鼠胚胎在這里裂變，而且密密麻麻的新材料樣品被安置在太空艙外的暴露平臺，經(jīng)受宇宙射線等極端環(huán)境的洗禮……也許，一場科技革命的驚雷正在太空實驗室醞釀。

　　中青報·中青網(wǎng)記者為您揭秘中國空間站上一項項科學實驗正在如何被推進，天地一體的實驗平臺如何運作，以及投身這項大國重器建設的年輕科技人才是如何迅速成長的。

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　　北京時間2024年11月16日兩點32分，天舟八號貨運飛船與中國空間站天和核心艙成功對接。包括堅硬的月壤磚、輕舞的果蠅，天舟八號共搭載了36項空間科學實驗項目上天，總重量超過450公斤。

　　400公里，是中國空間站與地球的距離。中國的太空實驗室在怎樣運行？如何支撐下一步登月、探火，乃至飛出太陽系、飛向深空？航天員還會在空間站做什么樣的實驗？實驗成果指向什么目標？

　　誰能回答這一連串的太空科學問題？

　　它說陌生也不陌生：每次直播載人航天火箭發(fā)射，“北京明白”“東風明白”“銀河明白”……幾個系統(tǒng)和基地的“明白”，給了大家極大的信心與安慰。而主導空間站科學實驗的，就是“銀河”。

　　中青報·中青網(wǎng)記者以半年時間沉浸式采訪“銀河”——位于北京航天城的中國科學院空間應用工程與技術中心（以下簡稱“中國科學院空間應用中心”），試圖揭開國家太空實驗室的神秘面紗，打開中國進入空間站時代的科學實驗“核心艙”。

　　千里之行始于足下 光年之行始于實驗柜

　　這幾天神舟十九號航天員十分忙碌，天舟既然將貨送達，他們就要趕緊拆封驗貨了。

　　11月16日9點24分，“神舟十九號，你好！我是‘銀河’，請開始操作?！薄般y河”在中國科學院空間應用中心的有效載荷運控大廳發(fā)出指令。航天員進入天舟八號，取出了亞磁果蠅裝置，飄著回到問天實驗艙。

　　此時，“銀河”指導航天員蔡旭哲、王浩澤打開科學實驗柜的面板，把剛送上天的果蠅“小房子”放進了生物培養(yǎng)模塊的“抽屜”，然后接通電路、液路。

　　10點49分至17點，“銀河”通過上行指令控制和下行遙測數(shù)據(jù)監(jiān)視，對“小房子”進行上電自檢，調試溫濕度，切換光照的白天模式和夜晚模式，一切正常。萬事俱備只缺果蠅了。

　　17點25分，“銀河”再次呼叫航天員，宋令東、王浩澤將果蠅培養(yǎng)盒裝入“小房子”，18點26分通電，果蠅正式入住太空。

　　“在微重力條件下，果蠅活性良好，比地球上飛得還歡實?！钡孛娴闹袊茖W院空間應用中心有效載荷運控中心主任王紅飛和身旁的科學家心里的石頭落了地。

　　這幾天，隨著天舟八號上行科研項目在軌實驗的推進，地面上一個個跟天上一模一樣的實驗柜也運轉起來。

　　記者套上鞋套，穿上實驗服，走進一個密閉的小空間，一陣涼涼的風在身體上下猛吹，此謂“風淋”，以阻止外界污染及未被凈化的空氣進入潔凈間。1分鐘后，那扇神秘的門終于在中青報·中青網(wǎng)記者面前打開——

　　沒想到，在北京郊區(qū)，還“隱藏”著一個“地面空間站”，房間干凈、開闊、明亮，14個約一人高的柜子立成兩排。

　　這里是地面上與中國空間站平行運行的科學實驗系統(tǒng)鏡像平臺，中國空間站中也有14個一模一樣的“孿生兄弟”。航天員在天上做實驗的時候，可以通過鏡像平臺進行天地比對分析研究?？茖W載荷上天前，需要在這里進行最終確認測試，航天員也能夠在此進行科學實驗的操作訓練。一些科學實驗萬一在軌出現(xiàn)特殊情況，能夠在這里進行故障排查定位，并驗證解決措施。

　　“就像風箏，無論飛多遠，都要有一頭抓在手里?！贝┬性诠褡又虚g，中國科學院空間應用中心副主任、中國載人航天工程空間應用系統(tǒng)副總設計師王珂研究員形容“銀河”的工作，就是國家太空實驗室的“大管家”和太空實驗的“總策劃”。中國航天，向來探索一代、預研一代、研制一代、批產一代，每一步都扎扎實實，每一項基礎實驗都指向重大目標。

　　這些實驗柜身形無二卻各懷絕技，柜名就讓人“不明覺厲”：超冷原子物理實驗柜、無容器材料實驗柜、高精度時頻實驗柜、高微重力科學實驗柜……而剛剛上天的果蠅就被放在生命生態(tài)實驗柜中。

　　古人這樣形容世界：“其大無外，其小無內。”遼遠的宇宙沒有邊際，細分的原子沒有盡頭。實驗柜里僅是一個個小“抽屜”，就是要承托一項項頂尖實驗，要能代表人類對宇宙的探索，又要能凸顯在軌道上的微重力環(huán)境中做實驗的優(yōu)勢。

　　比如，神舟十八號乘組帶回地球的“太空特產”之一——高溫難熔鈮合金便在其中一個“抽屜”里經(jīng)受了“烤”驗。

　　鈮是一種難熔金屬，熔點達2400多攝氏度。鈮合金可用作航天和航空工業(yè)的熱防護和結構材料，被認為是下一代火箭和航空發(fā)動機的重要備選材料。

　　然而這個實驗在地面，卻總為無處不在的重力所困。

　　中國科學院院士、西北工業(yè)大學教授魏炳波將“鈮合金物理特性研究”實驗過程比作“微波爐做飯”。在地面實驗加熱到2000攝氏度的鈮很容易碰到“爐子壁”而被污染。而在太空微重力條件下，金屬樣品能懸浮在“微波爐”的中央，再用激光把它加熱，這個實驗想要驗證的合金特性就變得一目了然了。

　　“千里之行始于足下，光年之行始于實驗柜。”牽頭組織研制實驗柜，是國家太空實驗室“大管家”的一項特殊任務。一個科學實驗柜，相當于一個綜合性實驗室，可以支持一個或多個方向的空間科學與應用研究。小，是這些實驗柜的一大特點?！叭绾伟训孛嫔弦婚g幾十平方米的實驗室，塞進兩立方米的空間里，還要實現(xiàn)指標先進、可靠性高？這是實驗柜研制面臨的最大挑戰(zhàn)?！敝袊茖W院空間應用中心高級工程師康博奇介紹說。

　　“國際空間站雖然已有先例，但是我們拿不到什么有用的東西?！笨挡┢嬲f，團隊幾乎是從0開始，獨立研制具有“中國特色”的太空科學實驗柜，用最小的重量搭載最多的科學載荷，承載更多的科學研究項目，最大限度提高有限空間的利用率。

　　過去10多年間，“銀河”團隊針對實驗柜進行了幾百次仿真和力學試驗驗證。最早的實驗柜自重200公斤，只能載重200公斤；而最終，他們實現(xiàn)了在柜體主結構不到100公斤的情況下，承重能力達到500公斤，與國際空間站實驗柜結構承載能力相比高出兩倍。

　　在網(wǎng)上流傳著一張國際空間站與中國空間站的實驗艙內部對比照：前者由16個國家共同建造、運行和使用，柜體不一、線路雜亂；后者則十分整齊清爽。“我們的柜子一看就是‘一家子’的。”這讓康博奇和同事們非常驕傲。

　　記者站在地面的實驗柜前，聽王珂自豪地講述這些實驗柜的高超本領：在這14個“兄弟”里，超冷原子物理實驗柜最“高冷”，它是世界領先的中國首個微重力超冷原子物理實驗平臺，在這個“世界最冷的地方”可以觀測到宏觀量子現(xiàn)象；高精度時頻實驗柜則擁有“超高精度時間頻率”，既能用于基礎物理的研究，支撐相對論等相關理論的高精度檢驗，也可以為太空中飛行的衛(wèi)星提高定位、定時精度。

　　當我們仰望太空，可能兩相系統(tǒng)實驗柜內的高速攝像機，正在捕捉液體在微重力環(huán)境下如何傳熱；燃燒科學實驗柜里的甲烷已被點燃，冒出一個短而圓的藍色小火球；高溫材料科學實驗柜，又被稱作太空制備材料的“夢工廠”，或許，正在寂靜的太空中孕育著新材料領域下一場革命的驚雷……所有這些成果，都將會在不遠的將來支撐國家重大戰(zhàn)略需求、服務國計民生。

　　每一個實驗都既為飛得更遠，也為服務地球生活埋下了偉大伏筆

　　在太空中長期居住，食物從哪里來？

　　中國人早已把菜園搬到了空間站。返回地球前不久，神舟十八號乘組的航天員還展示了生機勃勃的“太空菜園”。

　　不僅種菜，他們還種糧。中國空間站問天實驗艙中的生命生態(tài)實驗柜，是太空生命個體的“太空旅館”，水稻就是其中的“旅客”之一。

　　如今，在中國空間站結穗長出的59?！疤盏痉N”，已在地球上繁殖了兩代，進入了大田種植。中國科學院空間應用中心應用發(fā)展室主任張偉研究員告訴記者，空間環(huán)境下實現(xiàn)從種子到種子的世代更替，中國人又一次創(chuàng)造了“世界首次”。

　　餐桌上的碳水化合物有了著落，蛋白質也不能少?！般y河”這位太空實驗的幕后“總策劃”，負責組織太空實驗項目的遴選，又把斑馬魚和金魚藻這對組合隨神十八送上了天?！疤震B(yǎng)魚”成真，實現(xiàn)了我國在太空培育脊椎動物的突破。

　　“這是國內首次在軌水生生態(tài)研究項目，主要是研究在小型密閉系統(tǒng)中魚和藻的相互作用。未來，人類有望在太空建立基地或在太空駐留足夠長時間，資源上的自給自足非常必要?！?5后韓培笑著說，“這既是一場關于生命科學的探索，更承載著人類在地外長期生存、建設家園的夢想?！?/p>

　　韓培是一名海歸博士，在“銀河”負責科研項目遴選的組織工作。在這個崗位上，面對成百上千項申請“上天”的科研項目，擁有一雙“慧眼”是制勝的法寶?！拔覀円翡J地發(fā)現(xiàn)國家需要什么、老百姓需要什么、國際前沿在研究什么。”她說，“既要站得高，也要看得遠。”韓培那雙望向未來的眼睛，盯上了一項研究“太空孕育”的科研項目——把小鼠的受精卵送上太空，看它能否在體外繼續(xù)發(fā)育，“這將為人類未來在地外長期生存提供依據(jù)或參考”。

　　“造船為建站，建站為應用?！陛d人航天工程“三步走”，每一步的落腳點都是“空間應用”?？臻g科學與應用研究，在我國是一個較新的領域，張偉說自己和團隊也是在“蹚路”。究竟什么樣的科研項目能上天？張偉用一句話簡單概括，“科學上有貢獻，技術上可行，工程上可實現(xiàn)”。

　　如今，這名曾經(jīng)的大學教師又找到了新的“講臺”。他和團隊每年都會去全國各地進行宣講，讓更多科學家了解、參與太空實驗，“我們要匯集一流的科學家、一流的科研項目，去探索未來更多的可能性”。

　　人類之于宇宙，如襁褓中的嬰兒

　　“神舟十九號已完成操作，‘銀河’可以繼續(xù)進行實驗?！?/p>

　　“銀河明白！”

　　中國科學院空間應用中心的運控指揮大廳仿佛是一個飛船駕駛艙。眼前的大屏幕不斷滾動顯示著中國空間站的飛行軌跡、艙內畫面、航天員操作動作等。

　　屏幕上不斷跳動的數(shù)字0、1——那是中國空間站科學實驗柜的“心跳”。

　　大廳頂部的正中間被設計成一個類似出艙蓋的圓盤，上面印著中國載人航天工程的英文縮寫CMS（China Manned Space），“艙門”下方是一排排環(huán)形的工位。

　　“這意味著我們所有人都要圍繞著中國載人航天工程‘轉’。”有效載荷運控中心副主任設計師王亦風是85后，這個約200平方米的大廳，就是他和同事們的“戰(zhàn)場”。

　　11月15日，隨著天舟八號貨運飛船成功發(fā)射，“銀河”人迎來了更加繁重的科研任務。“我們已經(jīng)準備好連續(xù)加班一個月了！”王紅飛說。中國空間站在軌運行的1295天里，運控大廳的燈火和大屏幕從未熄滅，每天24小時均有工作人員值守，負責支持維系一項項太空實驗的穩(wěn)定、有效運轉。這是一場“持久戰(zhàn)”。

　　“在太空實驗中，超過九成的指令從這里發(fā)出?！蓖跻囡L告訴記者，太空實驗的操作是一個天地協(xié)同的過程，“24小時的實驗，大多數(shù)是我們與實驗柜之間和諧的‘獨處’，必要時才會請航天員精密操作配合”。

　　這個大廳，相當于打開了太空實驗的“天地通道”。王亦風和他的同事們是這里的“超級大腦”，他們的大腦里仿佛裝著一個長長的時間表，什么時候進行哪項實驗、實驗需要和哪些團隊單位協(xié)同及每個科學實驗柜的運行狀況等，他們必須心中有數(shù)。

　　王亦風和同事們的一項重任就是保證太空實驗穩(wěn)定高效地滾動進行——要保證兩個“拎包入住”，一是科學家的好項目來了能絲滑入住實驗柜，順利上天；二是航天員從天舟絲滑取出實驗載荷，打開包就能做實驗。

　　“你知道8.75天是什么意思嗎？”中國科學院空間應用中心載人航天應用辦公室主任張璐研究員問記者。

　　2020年國慶節(jié)前，天和核心艙里所有科學實驗柜的研制已完成，需要進行最后的狀態(tài)設置和測試，留給張璐等人的時間只有8.75天。他們把時間節(jié)點精確到分鐘，按照流程完成了百余臺套設備、幾百個工序的裝配調試及測試確認。

　　“在我們這里不存在‘卡點下班’一說，在大家觀念里，沒有加班，只有做事，為國家做事?！睆堣凑f，載人航天工程是多方協(xié)同的大工程，“一個節(jié)點耽誤了，后面所有的節(jié)點都會受影響。所以，我們一定不能讓活兒掉地上”。

　　在張璐給記者展示的照片中，有人把床搬進了廠房，有人直接躺在地上就睡著了。廠房中，鮮紅的黨旗、國旗特別顯眼，還有4條巨大的紅色緞帶，上面分別寫著——特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻。

　　時間，在這里格外珍貴?！拔覀儽仨殦寱r間！”熱愛馬拉松長跑的王珂接受記者采訪時說，“要想跟國際競爭，必須跑起來”。

　　“比如說‘太空孕育’，國際上也在做相關研究，就要看誰先做出來。”張偉說。

　　這次天舟八號發(fā)射，王珂第二次來到海南文昌。談到火箭發(fā)射，王珂說，那是一種風云變色、大地震顫的感覺。“仰望蒼穹，人顯得如此渺小。火箭是帶著人類探索宇宙的好奇心沖出大氣層的。中國的太空探索就像嬰孩新生，我們將組織全國更多的科學家參與國家太空實驗室工作，共同開發(fā)利用空間站實驗環(huán)境，產出更多、更大的科研成果?！?/p>

　　“山河遠闊，人間星河；無一是你，無一不是你”

　　發(fā)射的激情感染著年輕的“銀河”人們。他們大多是擁有碩士、博士學位的學霸，但進入了這個團隊，他們的任務就是為航天員服務、為科學家服務。因為是“銀河”，為了公平，組織篩選出效度高的實驗上天，他們甘居幕后；因為是“銀河”，科學家在太空實驗室做的實驗，他們嘔心瀝血卻不能在論文上出現(xiàn)姓名；因為是“銀河”，任務如山也要萬無一失，沒有節(jié)假日。

　　而發(fā)射成功、任務成功也最能慰藉到這些辛苦了多年的“銀河”人。此時的大海之上，銀河靜謐，他們在感受自己點亮的那一星微茫之光。

　　在這里的不到10年時間，中國空間站科學實驗柜就從設想變?yōu)楝F(xiàn)實。目前，中國空間站建成將滿兩年?？臻g應用系統(tǒng)已在軌開展了百余項科學實驗和應用試驗，隨載人飛船返回6批次近百件樣品，樣品主要包括金屬及合金材料、功能晶體、非金屬復合材料等材料樣品，以及細胞、蛋白質、植株等生命實驗樣品。

　　據(jù)介紹，“銀河”科研團隊平均年齡38.46歲，35歲（含）及以下人員占比33.33%，45歲（含）及以下人員占比84.14%。接受采訪的青年骨干多是85后，他們的共同經(jīng)歷是研究生畢業(yè)，進入“銀河”團隊，經(jīng)過前后10年跟實驗柜、航天員、科學家、各種科研項目打交道做任務，迅速成長起來，成為科研主力軍。

　　被航天夢感召而來的00后助理工程師彭園，是“銀河”團隊最年輕的一員，剛入職就參加了天舟八號發(fā)射場測發(fā)任務?；鸺恼痤澽Z鳴，前輩的言傳身教，讓她心中的“星辰大?！被髁说谝粭l職業(yè)信條：“只有了解科學實驗的‘來龍去脈’，才能把國家太空實驗室的技術吃透，真正把工作做好、做踏實?！?/p>

　　85后博士杜昌帥是中國科學院空間應用中心系統(tǒng)總體室副研究員，一直在與“熱”較勁。

　　中國空間站第一次在軌點火成功，這背后就有他的一份功勞。和地面上不同，在燃燒科學實驗柜亮起的那團火焰，更短、更圓、更藍。從點燃到熄滅，這團火焰持續(xù)了20多秒，他和團隊則為此努力了近10年。

　　這“高壓”的10年，也見證了他的快速成長，如今他已是一名熱控工程專家。在他心中，那團火焰依然在燃燒。

　　“看，這些都是我設計的。”95后崔博指著電腦屏幕上實時顯示的空間站畫面說，那一個個實驗柜上的標識等都是他親手設計的，語氣中有掩飾不住的驕傲。

　　甚至有人說，“在這里擰個螺絲釘都是自豪的，都是在為國出力”。

　　“一提到載人航天，誰不覺得厲害？”中國科學院空間應用中心空間實驗技術研究室工程師于得權，2017年從北京航空航天大學碩士畢業(yè)后，就來到這里工作。他說，自己被載人航天的“酷炫”吸引而來。

　　60年前，美國著名空間法律師、普林斯頓大學約翰·C·庫珀教授提出：“一個國家的科學技術能達到多高，就擁有那個高度的空間主權?！痹谥袊d人航天工程空間應用系統(tǒng)總指揮、中國科學院空間應用中心副主任王強研究員看來，空間科學與應用鏈接了宇觀和微觀研究的前沿，不僅是探索太空奧秘、拓展認知能力、推進人類文明進步的重要學科，也是服務國家經(jīng)濟社會發(fā)展、實現(xiàn)和平利用太空、提升大國地位的戰(zhàn)略制高點。他說：“國家太空實驗室是我國未來10-15年規(guī)模宏大、技術先進的空間綜合研究實驗平臺，將為我國空間科學與應用研究提供前所未有的發(fā)展機遇。”

　　據(jù)了解，“銀河”已經(jīng)牽頭組織完成未來10-15年空間站應用任務論證規(guī)劃，提出四大研究領域、32個研究主題、76項研究計劃、41個重點研究計劃，預計未來10年實施近千項研究項目?！爱斍埃萍及l(fā)展瞬息萬變，我們將始終緊盯世界科技前沿、國家重大需求，組織國內外科學家持續(xù)開展戰(zhàn)略研究，動態(tài)完善任務規(guī)劃。同時，采用最前沿的技術對艙內外在軌實驗設施進行更新升級，確保始終以尖端的技術有力支持前沿科學實驗的開展。我們有信心、有決心在太空實驗室持續(xù)產出前沿科技成果，為實現(xiàn)高水平自立自強、建設科技強國作出國家戰(zhàn)略科技力量應有的貢獻?！蓖鯊娤蛴浾弑硎?。

　　數(shù)千項科學實驗怎么設計才能滿足航天員操作要求？實驗特性各異，航天員培訓教材怎么編寫才能全面易懂？數(shù)千項在軌支持怎樣做到精準無誤？這一系列問題都是于得權和同事們需要實際解決的困難?！皼]想到在這里工作這么累。原本就有些白頭發(fā)，現(xiàn)在更白了。”以至于，有新入職的同事將他這名90后誤認為單位領導。

　　于得權喜歡這里，“累的時候，就想想身邊的英雄。比如特級航天員景海鵬，已經(jīng)完成3次飛天任務，按說已經(jīng)功成名就了，但他依然積極訓練，認真?zhèn)鋺?zhàn)，最終成功圓夢四度飛天”。

　　神舟十五號航天員張陸從天宮返回地球之前，為“銀河”譜了一首歌。他手拿話筒，從遠處飛向鏡頭，輕輕唱起——

　　“山河遠闊，人間星河；無一是你，無一不是你?！?/p>

　　在天上6個月，每一位航天員的身影都在“銀河”人的鏡頭里，他們像戰(zhàn)友像親人，在無線傳輸技術通聯(lián)的兩端，互相陪伴互相支撐，完成繁重的科研任務。

　　“‘銀河’是什么？最初，它只是一個代號?！敝袊茖W院空間應用中心研究員、中國載人航天工程空間應用系統(tǒng)副總設計師李緒志，是第一個使用“銀河”代號進行載人航天任務呼叫應答的?！啊y河’代表著應用系統(tǒng)總體，我們的每一次應答都要讓人感受到巨大的能量，聲音一定要響亮、有激情，聲調要上揚?！崩罹w志說。

　　2000年秋季一個陽光明媚的午后，在中關村南二條的一間辦公室里，剛剛30歲出頭的飛控負責人李緒志，和時任中國載人航天工程應用系統(tǒng)副總設計師趙光恒、業(yè)務部副主任郭炯等人一起，討論著“有效載荷運控中心”的代號?！拔覀兿肓宋辶鶄€備選代號，最后大家都覺得‘銀河’最好?！?/p>

　　“銀河”代號上報后，隨即在“神舟二號”飛控決策組織指揮方案中獲批使用。如今，“銀河”代號的接力棒已經(jīng)交到第三代航天人手上。

　　什么是“銀河”，“銀河明白”代表了什么？年輕的“銀河”又開始了新一輪的探尋——

　　銀河是什么？就是大海之上的那一大片星跡，每一顆都無法與日月爭輝，但匯聚在一起，叫作銀河系，將日月包容其中。

　　銀河是什么？就是一個一個的實驗抽屜，每一個都只是小小的實驗，但聚在一起就是一個一個的實驗柜。然后天舟、神舟一次次上下更新置換，定會從十幾個到幾百上千。

　　銀河是什么？就是每一個實驗如此微觀，但匯聚在一起，都是指向生命起源、人類走出地球星際穿越的宏大命題。

　　銀河是什么？就是風起于青萍之末，偉業(yè)來自每日平凡的工作。航天員、科學家也許不認識哪一個具體的人，但都熟悉“銀河”，知道它是對自己事業(yè)最無私最有力支撐的那個團隊。每一項工作集合在一起，就聚合成了國家志向、華夏志向，以及人類未來——

　　日月之行，若出其中；

　　星漢燦爛，若出其里。

　　幸甚至哉，“銀河明白！”

　　中青報·中青網(wǎng)記者 孫慶玲 堵力 來源：中國青年報