以科學之名，去太空做實驗

　　作為我國第一顆微重力科學實驗衛星，實踐十號注定是與眾不同的。距離4月6日凌晨發射只有不到8小時的時間，實踐十號最后一個有效載荷才安裝到位，無論在在國內還是國際衛星發射史上，這都是十分罕見的。

　　這與實踐十號的使命不無關系。用實踐十號首席科學家、中國科學院力學所胡文瑞院士的話說，實踐十號是一顆“專為科學而生的”衛星，對待這顆衛星，“一切以科學實驗為先”。

　　最后上星的載荷，是一項涉及生命科學實驗的胚胎培養箱，箱子里的生物樣本，一旦“激活”，需要最大限度地縮短在地面停留的時間，以減少地球重力的影響，因此，科學家選擇在最后關頭，將它裝上衛星。

　　所有“乘客”登艙后，衛星可以起飛了。此前，我國做這方面的實驗，只能“搭順風車”，擠進其他用途的衛星；如今飛走的，則是一顆中國人專門為微重力科學和空間生命科學研究而研制的衛星。這次發射，也被認為是我國空間科學進入穩步持續發展階段的一個標志。

　　為何非要到太空去做實驗

　　為什么非要到太空去，有這個必要嗎？一個略顯簡單的回答是，因為，只有在那里，才能獲得持續的微重力環境。這也是實踐十號另一個名字的由來——微重力科學實驗衛星。

　　微重力，即某種意義上的“失重”。在一個空間中，當微重力水平達到了10^-3g或10^-4g（g為地球重力加速度，記者注），就處于“失重”狀態。相比于重力環境，失重是一種極端物理條件——極端，給人類探索未知帶來了更多可能。

　　用胡文瑞的話說，極端物理條件必然意味著重大突破，微重力涉及許多物理學重大問題。

　　事實上，地面也能“制造”失重。位于北京國家微重力實驗室的百米微重力實驗落塔，就是其中一個“制造者”，遺憾的是，高度百米的落塔只能夠給科學家提供短短3.5秒的微重力時間。要獲得更長的微重力時間，還是要到太空去。

　　這就帶來了另一個問題，我國將在2020年前后組建載人空間站，為何還要專門發射一顆衛星來開展微重力實驗？胡文瑞說，實踐十號能為科學實驗提供一個比載人空間站更好的環境。

　　一個最顯著的特點，實踐十號能提供比空間站更優的“微重力”環境。胡文瑞說，實踐十號的微重力水平，是地球表面重力的10^-4g，而太空站上僅為地球重力的10^-3g。

　　盡管載人空間站有實驗時間長、有人參與等優勢，但其殘余重力、機械動力和人的活動干擾可能給實驗結果帶來影響。畢竟，空間站要首先保證航天員的健康和安全。

　　實踐十號整體為柱錐組合體形狀，高約5.2米，直徑超過2米，盡管它是一顆中等尺寸大小的衛星，但比起空間站有較高的機動性。比如，可根據科學實驗的要求，直到發射前幾個小時才將實驗設備安裝就位，盡可能縮短實驗樣品的射前安裝時間，尤其是生物實驗樣品在常規重力環境下的生長發育時間。

　　“微重力實驗也并不是在天上待的時間越長越好，實驗完成之后，對結果的細致分析必須在地面上進行。”實踐十號衛星科學應用系統總設計師、中科院力學所研究員康琦說，返回式衛星可以及時將樣品送回到地面，這樣的靈活機動性是空間站不具備的一大優勢。

　　在太空可以“實踐”人類繁衍嗎

　　從實踐十號總體負責單位中國科學院國家空間科學中心對外公布的實驗項目來看，這顆衛星一共搭載了19個科學實驗載荷，涉及28項科學實驗，被人戲稱為19個“乘客”。

　　這是人類迄今為止，單次空間微重力和生命科學實驗項目及種類最多的衛星任務。胡文瑞說，這19個科學實驗，是從200多項申請中，按照創新性、可行性、必要性等科學標準“精挑細選”而來，涵蓋微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學、空間輻射效應、微重力生物效應、空間生物技術6大領域。

　　這些看似枯燥的專業術語，卻有可能改變人類未來生活和國民經濟樣貌。而這個未來的“期限”，也許就是幾年時間。

　　以其中的燃燒實驗為例，導線絕緣層和典型非金屬材料這兩個微重力燃燒實驗，就是針對載人航天器當前最為“焦慮”的防火問題而設計。

　　內部起火是衛星、飛船、載人航天器等面臨的最大威脅之一，美國阿波羅13號飛船、俄羅斯的和平號空間站都有過慘痛教訓。

　　美國前不久發射的“天鵝座”貨運飛船，也將進行太空微重力燃燒實驗。對我國來說，此前，由于缺乏微重力條件下完善的防火規范，主要借鑒地面或航空的防火規范。

　　實踐十號所搭載的兩項燃燒實驗，正是要觀察微重力條件下材料著火、燃燒以及煙氣析出的規律，并對比重力條件下的燃燒規律，為建立我國自己完整的航天防火規范服務。胡文瑞說，這將對未來我國空間站的防火問題起到重要作用。

　　更值得一提的是，實踐十號所搭載的生物實驗，其中諸如體態輕盈的果蠅、上千只蠶卵等生物實驗樣本，雖然小，卻有望為人類一些重大的終極命題的解開而開山辟路——

　　隨著人類走向太空，未來，哺乳動物能在太空正常繁衍嗎？

　　以實踐十號搭載的小鼠早期胚胎為例，科學家希望以小鼠胚胎為研究對象，培養并顯微實時跟蹤觀察，看它在微重力環境中能否和在地球上一樣正常發育。這有可能為保障人類太空活動中生殖發育健康提供科學依據。

　　此外，人類要想在宇宙空間中長期生存，就需要研究解決一系列空間生命課題，如失重、真空、宇宙輻射、高溫或低溫等宇宙環境因素對生命過程的影響。實踐十號所搭載的微重力條件下造血與神經干細胞三維培養研究，則是沖著這一問題來的。這一實驗是國際上首次開展。

　　“我們絕不會重復別人的實驗。”胡文瑞說，這19項實驗，都是全新探索，有望獲取具有國際先進水平的、具有自主知識產權的重大科技成果。

　　為什么打上去還要返回來

　　和人們所熟知的氣象、通信等應用衛星不同，作為一顆科學實驗衛星，實踐十號只有15天的壽命，并分為留軌艙和回收艙兩部分。

　　如果一切順利的話，實踐十號在軌飛行若干天后，其返回艙將返回地球，而留軌艙將繼續在軌工作3到5天。屆時，其全部9項空間生命科學實驗和2項微重力科學實驗將在返回艙內完成，科學家可取出實驗樣品分析。與此同時，留軌艙還將繼續完成8項流體物理和燃燒實驗。

　　康琦說，實踐十號上的一些生命科學實驗，有的在地面上就已經開始了，其他實驗在衛星入軌后兩小時開始進行，留軌艙的實驗，采用“串聯”方式輪流進行，而回收艙的實驗，則以“并聯”方式同時進行，經過地面模擬飛行實驗，確保它們不會相互干擾。

　　有返回，有留軌，這也是實踐十號的一大特點。事實上，我國已有10年時間，未曾發射過返回式衛星。實踐十號工程總設計師、航天科技集團五院研究員唐伯昶說，“我們為它量身定制了許多新功能，既要保證實現科學目標，又要守護它平安返家。”

　　中國科學院國家空間科學中心對外披露，實踐十號飛行期間，科研人員可在衛星科學應用系統任務運行中心通過衛星下傳視頻、圖片看到各項實驗的整個過程，通過獲得的數據開展研究。返回艙回到地球后會很快開啟，回收的實驗裝置會被送到各研究單位進行研究。

　　該中心主任吳季表示，作為一個航天大國，我們在空間技術以及空間應用方面做出了讓世人矚目的成績，但是從航天大國轉變成一個航天強國的時候，空間科學領域是我們的一個短板，“如果要彌補這一短板，必須轉變重技術、輕科學的做法。”

　　在他看來，此次實踐十號作為一顆科學實驗衛星的發射，是一個進步。

　　若干天后，實踐十號返回艙，將會在內蒙古四子王旗“回家”。吳季說，不管是發射還是返回，對于中國空間科學研究都是一個新的開始，而在其后不久，隨著量子科學實驗衛星和硬X射線調制望遠鏡衛星的發射，我國空間科學將邁上一個新的臺階。