幾天前，“天宮課堂”第二課圓滿(mǎn)落幕，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富又為我們上了一堂精彩的太空科普課。一幕幕神奇而唯美的實(shí)驗亮相距離地球約400公里的中國空間站。

　　這次，神舟十三號航天員除了在軌演示科學(xué)實(shí)驗與地面同學(xué)互動(dòng)問(wèn)答之外，還重點(diǎn)介紹展示了核心艙內的高微重力科學(xué)實(shí)驗柜和無(wú)容器科學(xué)實(shí)驗柜。這兩個(gè)科學(xué)實(shí)驗柜引起了很多青少年的好奇。我們?yōu)槭裁匆教焐献鰧?shí)驗？天上能做哪些實(shí)驗？作為國家太空實(shí)驗室首批入軌的科學(xué)實(shí)驗柜，它們究竟有什么神奇之處？

　　每個(gè)科學(xué)實(shí)驗柜就是一個(gè)綜合實(shí)驗室

　　到太空能夠做哪些實(shí)驗與空間站的特點(diǎn)密切相關(guān)。由于空間站能夠提供長(cháng)期的微重力等特殊研究環(huán)境，科研人員可以發(fā)現被重力掩蓋的物質(zhì)本質(zhì)規律。

　　空間站里的科學(xué)實(shí)驗柜有什么作用？載人航天工程空間應用系統副總師王珂研究員告訴科技日報記者，科學(xué)實(shí)驗柜安裝在密封艙，也就是核心艙、問(wèn)天實(shí)驗艙I和夢(mèng)天實(shí)驗艙II內，用于開(kāi)展航天醫學(xué)、空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理、微重力燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力基礎物理等研究方向的科學(xué)實(shí)驗。

　　“每一個(gè)科學(xué)實(shí)驗柜相當于一個(gè)綜合實(shí)驗室，支持開(kāi)展單學(xué)科或多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實(shí)驗。類(lèi)似于把地面上數十平方米實(shí)驗室的實(shí)驗設備高度集成到一個(gè)2立方米的實(shí)驗柜空間里。”王珂介紹，實(shí)驗柜采用模塊化設計，在軌可通過(guò)航天員操作更換實(shí)驗單元或實(shí)驗樣品，支持整個(gè)運營(yíng)期上千項科學(xué)研究項目的滾動(dòng)實(shí)施，大大降低科學(xué)實(shí)驗項目實(shí)施難度及準入門(mén)檻，減輕科學(xué)家的工程負擔。

　　高微重力科學(xué)實(shí)驗柜助力基礎科學(xué)研究

　　“天宮課堂”上，我們看到這樣一段視頻：葉光富用手輕輕推動(dòng)懸浮實(shí)驗臺，實(shí)驗臺并沒(méi)有飄走，而是略微移動(dòng)后又回到原位。

　　懸浮實(shí)驗臺是高微重力實(shí)驗柜的核心部件，采用雙層結構設計。內層采用的是磁懸浮技術(shù)，外層采用噴氣控制，既可以在實(shí)驗柜體內進(jìn)行實(shí)驗，又可以在柜體外進(jìn)行實(shí)驗。

　　葉光富在太空授課中講到，在高微重力環(huán)境下,科學(xué)家利用冷原子干涉儀對原子進(jìn)行加速度測量比對，可以對愛(ài)因斯坦廣義相對論中的等效原理進(jìn)行高精度檢驗，這些都是基礎科學(xué)領(lǐng)域的前沿性研究。

　　高微重力科學(xué)實(shí)驗柜副主任設計師王蜀泉補充道，高微重力科學(xué)實(shí)驗柜未來(lái)還可以開(kāi)展微重力流體動(dòng)力學(xué)及材料科學(xué)研究、慣性和加速度傳感器研究等領(lǐng)域的實(shí)驗。

　　無(wú)容器實(shí)驗可避免容器材料對樣品的影響

　　王亞平在“天宮課堂”上視頻展示了鋯金屬熔化與凝固實(shí)驗。

　　一個(gè)金屬小球懸浮在實(shí)驗腔體中，先后經(jīng)過(guò)懸浮控制、激光加熱、測量物性、再輝、樣品冷卻凝固、回收等環(huán)節。

　　這就是無(wú)容器材料實(shí)驗。顧名思義，實(shí)驗樣品可以在微重力環(huán)境下通過(guò)靜電場(chǎng)實(shí)現懸浮穩定控制，與容器的內表面完全不接觸,所以叫作“無(wú)容器”。

　　空間應用系統科學(xué)實(shí)驗柜總體主任設計師張立憲介紹，無(wú)容器實(shí)驗柜由無(wú)容器實(shí)驗平臺、真空與加壓模塊、實(shí)驗電控模塊等組成。其中，核心功能模塊是包含一個(gè)實(shí)驗腔體的無(wú)容器實(shí)驗平臺，科學(xué)實(shí)驗腔上通過(guò)窗口安裝了半導體激光器、CO2激光器等加熱裝置，以及單波長(cháng)測溫儀、雙波長(cháng)測溫儀、全景相機、高速相機等多種觀(guān)察與物性測量設備，支持空間材料樣品無(wú)容器加工實(shí)驗和熱物性測量。

　　無(wú)容器實(shí)驗能夠避免容器材料對樣品的影響,可以更精確地測量樣品的重要物理性質(zhì)。“在無(wú)容器平臺中，后續還要開(kāi)展模擬合成隕石及月幔物質(zhì)的熔融結晶實(shí)驗，加熱星云物質(zhì)進(jìn)行物性測量，研究太陽(yáng)系早期熱環(huán)境的制約因素，從而更好認識太陽(yáng)系早期的環(huán)境特征。”空間應用系統核心艙總體主任設計師于喜河表示。

　　今年，隨著(zhù)問(wèn)天實(shí)驗艙和夢(mèng)天實(shí)驗艙發(fā)射，我們的國家太空實(shí)驗室將初具規模。

　　“問(wèn)天實(shí)驗艙內有4個(gè)科學(xué)實(shí)驗柜，夢(mèng)天實(shí)驗艙內有8個(gè)實(shí)驗柜，可以開(kāi)展更多領(lǐng)域的研究項目。未來(lái)，中國天宮空間站將支持空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理科學(xué)、空間天文與地球科學(xué)、空間新技術(shù)與應用等四大學(xué)科領(lǐng)域的上千項科學(xué)實(shí)驗項目。”空間應用工程與技術(shù)中心集成技術(shù)中心副主任張璐對記者表示。（史 詩(shī)）