自上世纪60年代以来,人类在太空中陆续建造了许多空间站,开展了一系列的科学实验。如何在太空开展研究?这些研究都取得了什么样的成果?2月15日晚,在中科院《科学公开课》抖音系列直播中,中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张伟为大家揭晓了答案。

张伟主要从事载人航天发展战略研究、空间科学与应用任务规划以及项目论证和遴选工作。在抖音直播中,张伟围绕“为什么在太空做实验”、“有趣的太空空间实验”和“未来太空科学研究展望”三个部分,用通俗易懂的方式向同学们揭示了太空实验的前世今生,并展望了太空技术的未来。该场直播累计看播人数超过13万。

太空,从来都是人类最无法放弃的探索执念之一。在直播一开始,张伟就抛出了两个问题:一是太空站的现实价值是什么?二是我们的空间站会如何影响我们未来的生活?

事实上,过去人类的所有科学研究都是基于地球重力场的物理环境展开的,由此形成了许多传统的物理概念、公式及定理。而在已知的太空“微重力”环境里,其重力水平仅为地球的百万分之一。从这个角度讲,空间站就是一个开展科学实验的“微重力”实验室。这就给了人类提供了一个“重新开始”的机会:打破以往的理论藩篱,发现新的科学依据,从而解释目前地面上依然存在的疑难问题,如指导未来地面的人类科技发展和太空移民等。

张伟强调,微重力效应主要体现在:浮力对流极大减小、沉淀与分层极大减小和压力梯度极大减小。他还借前段时间王亚平老师太空授课中做的乒乓球塞到水中却不会浮出来的小实验,让同学们更直观地感受到了微重力的存在。

接下来,张伟分别从细胞研究、植物研究、动物研究、微生物研究、人体技术研究等角度,以研究的时间为轴具体介绍了有趣的太空空间实验。他介绍,空间站中的细胞研究主要是探究生命如何适应微重力和太空辐射,植物研究探索植物的生长和相互作用会不会因为环境发生改变;关于动物研究,张伟则从动物研究的历史讲起,“将黑猩猩送入太空后,我们发现它生存得很好,这增强了人类进入太空的信心”。从此,人类进入太空前大量的动物研究,为后来的载人航天奠定了基础。

关于人体研究部分,张伟告诉大家:我们了解到在太空中人类的DNA并没有改变,再加上人类具有较强的适应能力,人类在太空中长期生存有很大希望,但是太空飞行对人体产生的如骨质流失、心脏萎缩等消极影响仍未得到有效解决。

随后,张伟给大家分享了更多科学前沿问题,分别从空间材料科学、基础物理实验、地球观察与应用等角度讲解了太空空间实验技术上的发展。比如,巡天空间望远镜可更好地观测宇宙的演化、空间站中的3D打印技术能减轻地面上物资压力、节约空间站存储资源等。

对于未来太空科学的发展,张伟展望道,未来的太空科学研究旨在获取新知识、新发现,从而发展太空探测与太空利用的核心能力。其发展方向包括载人空间站、月球探测、地月空间站、火星探测四个部分。

其中,载人空间站的未来应用包括空间科学、空间技术、空间应用,它是进行月球、火星探测等太空科学实验的基础;月球探测主要是为了用月球推演出地球甚至太阳系的演化过程,未来科学家可以通过建设地月空间站的方式研究如何利用月球的资源更好地为人类服务。“作为太阳系与地球最相似的星球,火星未来有没有可能成为我们人类的家园?”张伟最后提出期许,希望在有生之年可以有人登上火星的土地。

据了解,“空间站里有趣的太空科学实验”是中国科学研究院《科学公开课》系列直播中的一期。该公开课旨在为中小学生普及太空科学知识、传播科学思想、培养科学好奇心。2月17日及19日晚8点,中国科学院国家天文台研究员姜鹏将为大家讲述“中国天眼”FAST望远镜的研制历程,网友届时可关注抖音帐号@中科院物理所 观看。

该节目于1月25日起,每周二、四、六晚8点在抖音直播,其精彩内容还将以频道合集形式纳入抖音青少年模式,激发更多青少年学习兴趣。据了解,在寒假期间,抖音还发起"寒假充电计划",该活动聚合了故宫知识课堂、中科院《科学公开课》、北大等名校公开课、知识合集等宝藏内容。用户在抖音搜索"寒假充电"即可看到活动页面,浏览和收藏感兴趣的知识内容,预约直播。