距2016年9月15日22時04分“天宮二號”發(fā)射升空已過去兩年，彼時“天宮”與圓月遙相對望的一幕仍在眼前，此時已迎來成果大檢驗。作為我國第一個真正意義上空間實驗室，天宮二號除了驗證航天員中期在軌駐留，還安排了14項體現(xiàn)國際科學(xué)前沿和高新技術(shù)發(fā)展方向的物理學(xué)前沿科學(xué)、空間科學(xué)實驗、空間應(yīng)用與技術(shù)試驗及51件載荷設(shè)備，是目前我國載人航天工程歷次任務(wù)中開展應(yīng)用項目最多、最繁忙的一次。
太空實驗“管家”忙
天宮二號在軌飛行期間，有效載荷運控中心，數(shù)據(jù)利用中心，空間環(huán)境預(yù)報中心等地面系統(tǒng)運行正常，對有效載荷實施了高效的運營管理，提供了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)服務(wù)和空間環(huán)境保障支持。有效載荷運控中心主任郭麗麗介紹，有效載荷運控中心作為太空實驗“大管家”，規(guī)劃安排空間試驗，控制載荷在軌運行，監(jiān)視載荷健康狀態(tài)，是科學(xué)家與空間科學(xué)實驗、技術(shù)試驗之間的橋梁和紐帶,在保障各項任務(wù)的順利開展中起到了重要的作用。
位于有效載荷運控大廳的我國首個基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“遙科學(xué)實驗平臺”，在空間實驗室長期無人照料的情況下，支持地面科學(xué)家以實驗室類似的方式介入空間試驗，一邊觀察實驗現(xiàn)象，一邊調(diào)整優(yōu)化實驗參數(shù)，大大提高了空間試驗的效率和質(zhì)量，是目前國際上支持太空科學(xué)實驗最有效的方式。
同時，得益于先進(jìn)的地面支持系統(tǒng)和基于人工智能技術(shù)的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，運控中心能夠合理計算、安排載荷工作窗口，為各項空間實驗調(diào)配資源，消解沖突，保障了科學(xué)實驗與技術(shù)試驗的有效、高效開展。至今為止，有效載荷運控中心累計安排空間試驗任務(wù)2萬余次，控制指令10萬余條，獲取數(shù)據(jù)達(dá)幾百TB，目前有效載荷狀態(tài)良好。
多角度寬波段成像儀能力強(qiáng)、應(yīng)用廣
由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的新型地球觀測儀器——多角度寬波段成像儀，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了多角度光學(xué)偏振遙感技術(shù)新體制，填補(bǔ)了我國天基多角度光學(xué)偏振成像的空白。項目負(fù)責(zé)人殷德奎講到，多角度寬波段成像儀的技術(shù)體制先進(jìn)，探測性能出色，擁有在國際水色遙感儀器地面分辨率最高、國內(nèi)海洋遙感載荷靈敏度最高等能力。
負(fù)責(zé)應(yīng)用數(shù)據(jù)獲取及推廣的中科院數(shù)據(jù)利用中心副主任李盛陽提到，利用天宮二號多角度寬波段成像儀、成像微波高度計、紫外臨邊成像儀等數(shù)據(jù)可為“一帶一路”沿線地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化研究、城市熱環(huán)境研究、湖泊和沿海的生態(tài)保護(hù)、區(qū)域乃至全球氣候變化和可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)與信息支持，并為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供科學(xué)依據(jù)。
對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品目前已通過“載人航天空間應(yīng)用數(shù)據(jù)推廣服務(wù)平臺”（http://www.msadc.cn）及專線網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施分發(fā)至國家部委、科研院所、高等院校等70余家公益用戶，產(chǎn)生了一批典型應(yīng)用成果，充分顯示出天宮二號對地觀測數(shù)據(jù)在海洋與海岸帶、湖泊、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、國土資源等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
“POLAR”超額完成任務(wù)
2001年，中科院高能物理研究所研制的伽馬射線暴探測器搭載神舟二號發(fā)射上空，在軌半年間發(fā)現(xiàn)了三十多例伽馬射線暴發(fā)和一百多個太陽耀斑爆發(fā)，開啟了我國在飛船上開展空間物理實驗的篇章。2016年，中國-瑞士合作開展的“項目”（POLAR）于天宮二號實驗室上投入使用，在軌期間探測到55例伽馬暴，其中49例已被公開報道，其原伽馬暴科學(xué)目標(biāo)的能力得到了驗證，成為國際上正在運行的最好的伽馬暴探測器之一。
高能物理研究所粒子天體物理重點實驗室主任張雙南介紹，POLAR伽馬暴偏振探測器不同于一般測量伽馬射線光子能量的望遠(yuǎn)鏡，通過對伽馬射線偏振的測量，將有助于我們理解黑洞的形成及宇宙的演化。
張雙南提到，這顆大小僅為557cm2的POLAR探測器在完成并超出原設(shè)計指標(biāo)的同時，還在計劃外探測到了太陽伽馬射線的爆發(fā)現(xiàn)象，完成了國內(nèi)首次在軌觀測到脈沖星并成功實現(xiàn)了脈沖星導(dǎo)航技術(shù)試驗，所提出的脈沖星深空導(dǎo)航新方法的成果已經(jīng)正式發(fā)表，被美國NASA噴氣動力實驗室的學(xué)者評價為兩個成功的脈沖星導(dǎo)航空間技術(shù)驗證實驗之一。
POLAR探測器通過系統(tǒng)性、高精度地測量伽馬暴的偏振性質(zhì)，收獲到首批科學(xué)意義重大的偏振測量，未來將在伽馬暴的物理機(jī)制研究上取得突破性進(jìn)展。
世界領(lǐng)先“空間冷原子鐘”
在人類文明進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史長河中，人類活動所帶來的社會需求與時間測量的精度是密不可分的?！拔覀?nèi)祟惸茏龅降淖罡呔鹊臏y量，就是對時間的測量”，中科院上海光機(jī)所空間冷原子鐘主管設(shè)計師屈求智在采訪中說到，“幾乎所有的基本物理量的測量，例如長度、電場、磁場等等，都可以通過種種效應(yīng)轉(zhuǎn)化為對時間頻率的測量。通過時間測量的精度提高空間測量精度以后，將對未來在空間展開各種效應(yīng)——包括引力波、暗物質(zhì)的探測有很大的幫助。”
由中科院上海光機(jī)所承研的天宮二號有效載荷“空間冷原子鐘實驗”是國際上最早實現(xiàn)在軌開展冷原子科學(xué)實驗的項目。在微重力環(huán)境下，原子團(tuán)可以做超慢速勻速直線運動，基于對這種運動的精細(xì)測量可以獲得較地面上更加精密的原子譜線信息，從而可以獲得更高精度的原子鐘信號，實現(xiàn)在地面上無法實現(xiàn)的性能。
據(jù)屈求智介紹，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性主要依靠衛(wèi)星上的原子鐘的精度，地面雖有更高精度的原子鐘，然而其精度在傳遞到衛(wèi)星的過程中會受到電離層的干擾，造成體系的不穩(wěn)定。空間冷原子鐘則可在太空中對所有衛(wèi)星進(jìn)行點對點校準(zhǔn)同步，可以把所有衛(wèi)星的計時精度直接、穩(wěn)定的提高一個數(shù)量級，這就為構(gòu)建下一代導(dǎo)航系統(tǒng)提供了明確前景。
目前，“天宮二號”空間冷原子鐘在軌運行已滿兩年，狀況良好，性能穩(wěn)定，成為唯一成功在軌運行的空間冷原子設(shè)備，既是當(dāng)前在空間運行的最復(fù)雜的原子鐘，也是目前在空間最高精度的原子鐘。
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