神二十三駐空滿五十天！空間站實(shí)驗(yàn)有序推進(jìn)，香港航天員亮眼表現(xiàn)

7月12日，最新一期“天宮TV”再次把鏡頭對準(zhǔn)中國空間站。此時，神舟二十三號航天員乘組已經(jīng)在軌工作差不多50天，畫面中是神二十三乘組穿著工作服，在實(shí)驗(yàn)柜前拆裝設(shè)備，佩戴儀器進(jìn)行運(yùn)動測試，或者多人配合完成各種操作。

從腳底壓力到大腦活動，從液體蒸發(fā)到材料熔化，從水稻種子到新型太陽能電池，神舟二十三號帶去的一批實(shí)驗(yàn)已經(jīng)陸續(xù)展開。位于將近400公里高的中國空間站，已經(jīng)變成一座全天候運(yùn)行的綜合性實(shí)驗(yàn)室。

神舟二十三號乘組由朱楊柱、張志遠(yuǎn)和黎家盈組成。朱楊柱擔(dān)任指令長，他此前執(zhí)行過神舟十六號任務(wù)。張志遠(yuǎn)是航天飛行工程師，第一次執(zhí)行太空任務(wù)。黎家盈是載荷專家，也是來自我國香港的首位航天員，而且是一位女航天員。

一個乘組同時包括航天駕駛員、航天飛行工程師和載荷專家三種類型，這是神舟二十三號的一大特點(diǎn)。三個人的工作重點(diǎn)也各有側(cè)重。指令長負(fù)責(zé)乘組組織、飛船操控和任務(wù)協(xié)調(diào)，飛行工程師更加關(guān)注空間站系統(tǒng)運(yùn)行，載荷專家則把更多精力投入科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用項(xiàng)目。

在入駐空間站后的50天里，乘組先后進(jìn)行了應(yīng)急壓力訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)檢查、細(xì)胞樣品觀察、實(shí)驗(yàn)柜維護(hù)和物資整理，還完成了香港首個空間站科學(xué)載荷“天韻相機(jī)”的安裝測試。

從空間站上的日常視頻中可以看到，航天員需要兩兩配合，在操作界面前共同完成任務(wù)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的是多人協(xié)作界面。

未來的載人登月、月球科研站建設(shè)以及更遠(yuǎn)距離的深空飛行，都不可能只靠一名航天員完成。不同成員如何分工，怎樣交換信息，在緊急情況下由誰作出決定，都會影響整個任務(wù)的安全。

地面上的協(xié)作經(jīng)驗(yàn)不能直接照搬到太空，因?yàn)榈搅颂罩校臻g狹小、環(huán)境封閉、晝夜節(jié)律改變，再加上失重帶來的身體不適，都會改變?nèi)说淖⒁饬头磻?yīng)方式。研究人員需要通過大量實(shí)際操作，分析不同界面、不同任務(wù)分配方式對乘組協(xié)作效率的影響。

另一些實(shí)驗(yàn)則直接瞄準(zhǔn)航天員的雙腿和腳底，乘組采集了跑步和抗阻訓(xùn)練期間的足底壓力、關(guān)節(jié)運(yùn)動、肌肉狀態(tài)以及運(yùn)動圖像，同時進(jìn)行了下肢生物力學(xué)和肌肉肌腱特征測量。

在地球上，人每走一步，腿部骨骼和肌肉都要對抗重力。進(jìn)入微重力環(huán)境后，身體失去了長期承受體重的刺激，骨骼和肌肉會逐漸出現(xiàn)適應(yīng)性變化。雙腿雖然看起來輕松了，肌肉力量和骨骼強(qiáng)度卻可能慢慢下降，所以需要開展相關(guān)研究，來保障航天員獲得更好的鍛煉來維持身體機(jī)能。

神舟二十三號發(fā)射時，還帶著一批總重量約54.1公斤的科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品和裝置，涉及9項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中既有水稻種子、肝細(xì)胞和微生物，也有納米酶、鈣鈦礦太陽能電池等新材料。

最引人關(guān)注的項(xiàng)目之一，是在空間站連續(xù)開展兩代水稻培養(yǎng)。過去的太空種植實(shí)驗(yàn)，往往關(guān)注種子能否發(fā)芽、開花和結(jié)實(shí)。這一次，科學(xué)家希望讓第一代水稻在軌完成生長，再利用它產(chǎn)生的種子繼續(xù)培育下一代。

簡單來說，就是要在太空里完成從種子到種子，再從種子到新一代種子的連續(xù)過程，這比種活一株水稻困難得多。長期微重力和空間輻射會不會影響種子的發(fā)育能力，第二代植株能否正常生長，某些變化是否會遺傳下去，都需要通過連續(xù)多代培養(yǎng)才能看出來。

未來人類若在月球或火星長期生活，不可能所有食物都從地球運(yùn)送。太空農(nóng)業(yè)必須具備穩(wěn)定繁殖能力，不能種完一茬就重新等待地球補(bǔ)給。水稻實(shí)驗(yàn)因此帶有很強(qiáng)的前瞻性，科研人員正在驗(yàn)證的是一套可以不斷循環(huán)的太空生命支持鏈條。

另一項(xiàng)亮點(diǎn)是中國空間站首次開展鈣鈦礦太陽能電池動態(tài)服役實(shí)驗(yàn)。鈣鈦礦太陽能電池具有重量輕、制造溫度較低、效率提升速度快等特點(diǎn)，很適合被制成柔性薄膜。未來的飛船、空間站艙段甚至月球設(shè)施，都可能需要面積很大但重量很輕的太陽能裝置。

地面性能優(yōu)秀，不等于進(jìn)入太空后同樣可靠。真空、輻射、劇烈溫差和高能粒子會不斷攻擊電池材料。實(shí)驗(yàn)樣品需要在真實(shí)空間環(huán)境中持續(xù)工作，再與返回地面的樣品進(jìn)行對比，才能判斷它們是否適合長期使用。

神舟二十三號任務(wù)還有一個廣受關(guān)注的亮點(diǎn)，我國香港首位航天員黎家盈正式進(jìn)入中國空間站。黎家盈1982年出生于香港，擁有計算機(jī)取證相關(guān)博士學(xué)位，入選航天員隊(duì)伍前曾在香港警務(wù)處工作，參與電子取證和網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)工作。

她的專業(yè)背景與傳統(tǒng)飛行員不同，載荷專家不以駕駛飛船為主要任務(wù)，更像是一名經(jīng)過嚴(yán)格航天訓(xùn)練的科學(xué)家和工程師，需要理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握復(fù)雜設(shè)備操作，還要能在異常情況下判斷故障并完成處置。

我國空間站上的香港元素也不只體現(xiàn)在黎家盈身上，神舟二十三號乘組已經(jīng)完成“天韻相機(jī)”的安裝和測試。這是由香港科技大學(xué)牽頭研制的空間環(huán)境監(jiān)測載荷，也是香港首個進(jìn)入國家空間站的科學(xué)項(xiàng)目。

天韻相機(jī)重量不到80公斤，設(shè)備體積并不大，卻集成了二氧化碳、甲烷、氧氣和氣溶膠等多個探測通道，可以從太空識別局部溫室氣體排放源。

從航天員選拔到科學(xué)載荷研制，香港正在以更深入的方式進(jìn)入國家載人航天工程。

按照神舟二十三號任務(wù)安排，神舟二十三號乘組中將有一名航天員不隨本乘組返回，而是繼續(xù)留在空間站，與下一乘組共同工作，累計在軌時間達(dá)到一年左右。截至目前，中國載人航天辦公室尚未公布最終人選。具體由誰執(zhí)行一年期駐留任務(wù)，還要根據(jù)在軌工作狀態(tài)、身體情況和后續(xù)任務(wù)安排確定。

一年駐留將是一大挑戰(zhàn)，隨著時間延長，航天員的骨骼、肌肉、心血管、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)都可能出現(xiàn)更明顯變化。封閉環(huán)境、長期高負(fù)荷工作以及與家人長時間分離，也會考驗(yàn)航天員的心理狀態(tài)。

一年期駐留獲得的寶貴數(shù)據(jù)，將為未來載人登月、月球科研站以及更遠(yuǎn)距離的深空飛行提供重要依據(jù)。