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下載手機APP 2019年1月3日，嫦娥四號勘探器成功傳回世界第一批月球反麵近距離勘探數據，揭開了陳舊月球反麵的奧秘麵紗。在月表高真空、高低溫、帶電月塵、複雜月形月貌等多要素極點環境下，科學家是怎樣確保“嫦娥四號”開啟月球反麵探索之旅的?
“老亮了!”2021年7月4日，神舟十二號航天員劉伯明成功出艙，將東北話帶到世界。與東北話一起“出圈”的，還有哈工大為神舟十二號供給的多項航天技能支撐。航天員身上穿的頭部帶神燈和傳感器，顏值滿分、科技感爆棚的新一代國產艙外航天服，麵臨磁暴、高能粒子輻照、高速微流星和空間碎片等極點空間環境，怎麼確保宇航員在我國空間站艙外作業時的生命安全?
能不能在地球上建一個試驗室，用於模仿太空環境?
在國家“十二五”規gui劃hua項xiang目mu建jian議yi征zheng集ji階jie段duan，哈ha爾er濱bin工gong業ye大da學xue彙hui聚ju全quan球qiu一yi大da批pi科ke學xue家jia，把ba空kong間jian歸gui納na環huan境jing與yu物wu質zhi的de相xiang互hu作zuo用yong的de科ke研yan建jian議yi提ti交jiao給gei了le國guo家jia。當dang今jin，這zhe項xiang被bei稱cheng作zuo“大科學工程”的“空間環境地上模仿設備”建造，正在雄圖變現實。
為了這一天的趕快到來，哈爾濱工業大學的一群“拓荒牛”，現已奮鬥了16年。
地球上建“地上空間站”
建一座一應俱全的“地上空間站”有多難?能夠歸納模仿九大類空間環境要素、具有世界領先水平的“空間環境地上模仿設備”congtichujianzaogainiandaoshixingjianzao，jiuhualeshiyuniandeshijian，dadaozhengzuojianzhudegongnengguihua，xiaodaoyikekeluosidingdecaizhi，douningjuzheguihuashihehagongdakejizuoyezhemendeqiaosi、熱情和想象力。
“空間環境地上模仿設備，便是要在地球上建造一個與月球、火星等實在世界空間環境相似的‘地上空間站’。”哈工大大科學工程常務副總指揮、常務副總師、空間環境與物質科學研討院院長李立毅告知記者，項目建成後，許多需求在進入太空才幹進行的試驗，在“空間環境地上模仿設備”就能夠完結。
“真空、微重力、電磁輻射、粒子輻照、高低溫、等離子體、磁場……這些存在於太空的環境要素，聽起來與咱們的日子遙不可及。但假如將空間環境研討透徹，對人類開展的含義將是非凡的。”李院長進一步解釋道，這項大科學工程提醒空間環境條件下物質結構演化規則和各種環境耦合效應的物理本質。“項目將通過研討太空環境下的器材/器材和係統、生命體、等離子體的影響，處理限製航天器高牢靠長命命的瓶頸問題、增強人類空間駐留和利用環境資源的才能、提高對空間極點環境的認識和防控才能。”
據悉，空間環境地上模仿設備是《國家嚴重科技根底設施建造中長期規劃(2012-2030年)》“十二五”建造的16項國家“大科學工程”項目之一，是國家布置在東北地區的首個、也是我國“十二五”期間在空間科學領域僅有國家嚴重科技根底設施建造項目。2017年8月29日ri，空kong間jian環huan境jing地di上shang模mo仿fang設she備bei國guo家jia嚴yan重zhong科ke技ji根gen底di設she施shi建jian造zao作zuo業ye研yan討tao會hui召zhao開kai，哈ha工gong大da與yu我wo國guo航hang天tian科ke技ji集ji團tuan公gong司si共gong建jian的de大da科ke學xue工gong程cheng項xiang目mu正zheng式shi開kai工gong建jian造zao。
將處理多項航天技能“卡脖子”問題
“2017年9月之前，這塊地仍是一片農田、魚塘。”當今，望著眼前拔地而起的樓房和潔淨的柏油路麵，哈工大大科學工程調度王晨的喜悅之情溢於言表。他說，項目的建安工程分為“一大三小”，包含空間歸納環境試驗樓、空間等離子體科學試驗樓、空間零磁環境科學試驗樓和動物培養室。大科學工程建造基建已進入尾聲階段，大型設備開端入場安裝調試。記者觀賞了建造現場。
空間歸納環境試驗樓內，四個巨型金屬設備看似平鋪直敘，實則各個“有內在”。“空間歸納環境模仿係統，用來模仿太陽係6大類典型環境要素，包含真空、高低溫、電磁輻射、粒子輻照、空間粉塵等。”哈工大空間環境與物質科學研討院空間資料與環境工程研討室主任李麗芳說。
談起空間歸納環境模仿係統的“寶物”，李麗芳如數家珍。“咱們係統有世界上環境要素最多的歸納輻照艙，世界上僅有動態完成月塵充正電和負電的大型月球多要素極點環境模仿器——月塵艙，世界上完成火星外表低氣壓大跨度風速塵暴的火星塵艙，可加速空間微納粉塵最高速度達到70km/s的高速粉塵艙，世界上僅有可模仿地球低軌原子氧-紫外-質子耦合效應的原子氧艙。這些設備都裝備了先進的原位測驗儀器，能夠在艙內完成實時在線測量。”
她泄漏，空間歸納環境模仿係統建成後，將為我國載人航天工程，月球、火huo星xing和he小xiao行xing星xing深shen空kong勘kan探tan，我wo國guo空kong間jian站zhan建jian造zao等deng嚴yan重zhong航hang天tian工gong程cheng供gong給gei世shi界jie領ling先xian水shui平ping的de科ke研yan渠qu道dao和he型xing號hao產chan品pin試shi驗yan標biao校xiao環huan境jing，處chu理li高gao性xing能neng航hang天tian資zi料liao和he器qi材cai等deng“卡脖子”問題，完成自主可控，確保航天器牢靠、長命命在軌執役。
走進空間等離子體試驗樓，直徑5米，分別長10.5米和6米的兩個大型真空模仿艙傲然挺立，空間等離子體物理研討室主任金成剛介紹：“大氣層以外99.99%yishangdekejianwuzhidoushiyidenglizitizhuangkuangcunzai，hangtianqijiuzaidenglizitidehaiyangzhonghangxing，denglizitidefenbuheyanhuaguizezhudaolekongjianqihoubianhua，duihangtianqidezhiyiyouzhezhongyaodeyingxiang。kongjiandenglizitihuanjingmofangxitongyantaocichangzhonglian、波-粒相互作用等影響空間等離子體環境的關鍵物理過程，以及被列為航天十大難題之一的通信黑障問題。”金成剛感歎道：“等離子體設備各設備之間的接口聯係十分複雜，自建造以來僅接口技能和諧會就開了700屢次，咱們和我國工程物理研討院流體物理研討所、航天科技集團514研討所、合肥科燁電物理公司等外協單位一起霸占了瞬態大電磁力衝擊下的運動支撐、大da電dian流liu分fen流liu與yu彙hui流liu等deng多duo項xiang關guan鍵jian技ji能neng，設she備bei將jiang在zai下xia一yi年nian試shi運yun轉zhuan，開kai始shi具ju備bei試shi驗yan條tiao件jian，設she備bei建jian成cheng後hou將jiang在zai世shi界jie上shang首shou次ci完wan成cheng三san維wei地di球qiu磁ci層ceng空kong間jian等deng離li子zi體ti環huan境jing模mo仿fang。”
“由射頻屏蔽層、自動屏蔽線圈組和七層電磁屏蔽層構成的像俄羅斯套娃的結構，在內部可完成挨近零磁的空間。”在空間零磁環境科學試驗樓，空間磁環境模仿與研討係統擔任人潘東華告知記者，該試驗室是要在地上模仿一個低磁、零磁的環境。“目前咱們地點的環境是5萬納特斯拉的地球磁場。未來咱們要在試驗室把靜態磁場抑製到0.1至0.2納特，要點關注低磁環境下，資料、器材、航天器的變化，以及長期停留在空間站磁場對人體的影響。”
“高能射線在地上上感受不到，假如太空中高能射線打在航天器上，會影響航天器的性能。”加jia速su器qi研yan討tao室shi主zhu任ren劉liu劍jian利li看kan上shang去qu就jiu像xiang是shi工gong地di現xian場chang施shi工gong的de工gong人ren，卻que是shi博bo大da精jing深shen的de粒li子zi物wu理li學xue博bo士shi。他ta說shuo，加jia速su器qi係xi統tong首shou要yao模mo仿fang世shi界jie空kong間jian不bu同tong種zhong類lei、不同能量的粒子和射線，為航天器資料、器材、生命體的研討、點評供給技能條件。目前與外協單位——中科院近代物理研討地點建的一套300MeV質子重離子加速器，是全國僅有一個此類航天器空間輻照研討專用的加速器，建成後，預計每年可供給4000小時的服務機時。
“國家需求便是咱們科技攻關的方向”
2021年7月10日，“空間環境地上模仿設備”歸納環境模仿係統歸納輻照模仿試驗艙、月塵環境模仿試驗艙熱真空測驗作業圓滿完結，在地上完成太陽係真空、低溫兩大類典型環境要素模仿。
“自2020年11月20日真空容器出場以來，在江北施工現場接連無休奮戰233日，克服了冬天施工、新冠疫情以及世界貿易摩擦等帶來的諸多困難與應戰，與航天科技集團511研討所、我國原子能科學研討院、中科院長春光機所等外協單位霸占了多項關鍵技能，完結了四大類環境模仿設備集成安裝，為設備國家驗收供給有力支撐。”李麗芳說：“青年人麵臨科研方向挑選的時候，個人愛好能和國家需求聯係在一起會是十分走運的，國家需求便是科技攻關的方向。”
談起為之傾注整個“青翠”歲月的“大科學工程”，今年39歲的潘東華感慨不已。他說，是“大科學工程”幫助了自己生長，擴展知識和閱曆，在克服困難和挫折中不斷收成決心。
2011年，潘東華還在讀博士，得知需求磁環境技能，他體現出了極大的愛好。
“這是一個大膽且不按常理出牌的創新規劃，也是其時空間環境與物質科學研討院在研製作業中麵臨的最大難題，簡直是天方夜譚。”說起當初的情景，潘東華至今依然激動不已。“從5萬納特到0.1納特這樣的跨度，這個指標十分難，但也是十分渴望的。”
怎麼完成0.1納特指標?怎麼測驗取得近零磁環境下軟磁資料磁特性數據?怎麼處理屏蔽結構中各類跨規範磁阻(相差高達5個數量級)的計算辦法?磁對航天器或生命體又會發生什麼影響?
“在zai這zhe期qi間jian，咱zan們men通tong過guo自zi己ji的de努nu力li，成cheng功gong建jian立li了le跨kua規gui範fan磁ci路lu的de多duo層ceng屏ping蔽bi結jie構gou的de分fen析xi計ji算suan辦ban法fa，形xing成cheng了le集ji成cheng主zhu體ti隔ge振zhen的de新xin型xing主zhu被bei動dong耦ou合he式shi磁ci屏ping蔽bi方fang案an及ji規gui劃hua辦ban法fa，並bing在zai校xiao園yuan的de支zhi持chi下xia完wan結jie了le樣yang機ji製zhi作zuo及ji試shi驗yan驗yan證zheng，也ye是shi最zui關guan鍵jian的de一yi步bu。”潘東華說，“麵臨這些問題，咱們青年人應該出一份力，用自己所學盡最大努力霸占難題，承當起‘回饋公眾，回饋社會，回饋國家’的職責。”
2011年12月，劉劍利博士剛回國，得知“空間環境地上模仿設備”擬建造高能質子加速器，他體現出了極大的愛好。“大型加速器設備是咱們研討領域需求的根底渠道，由於其規劃巨大、技能複雜、建造周期長的原因，一輩子能有機會參加一個這樣的項目便是一種走運!”他說。帶著這樣的走運感，劉劍利博士投身到了“空間環境地上模仿設備”的項目證明和建造中，從一個項目的新人變成了項目的白叟。
說起作業中的艱辛，他說：“這zhe個ge項xiang目mu的de重zhong要yao性xing和he開kai展zhan潛qian力li是shi一yi開kai端duan就jiu知zhi道dao的de，但dan項xiang目mu進jin行xing過guo程cheng中zhong的de困kun難nan確que實shi是shi沒mei有you預yu料liao到dao的de。高gao能neng射she線xian粒li子zi自zi身shen盡jin管guan規gui範fan十shi分fen小xiao，但dan卻que需xu求qiu規gui劃hua巨ju大da的de設she備bei才cai幹gan取qu得de，為wei了le取qu得de想xiang要yao的de束shu流liu，需xu求qiu成cheng百bai上shang千qian個ge設she備bei一yi起qi作zuo業ye才cai幹gan完wan成cheng，需xu求qiu多duo個ge學xue科ke專zhuan業ye的de很hen多duo工gong程cheng技ji能neng研yan討tao人ren員yuan協xie作zuo作zuo業ye。加jia速su器qi設she備bei一yi旦dan開kai機ji就jiu24小(xiao)時(shi)不(bu)斷(duan)機(ji)運(yun)轉(zhuan)，要(yao)求(qiu)工(gong)程(cheng)技(ji)能(neng)人(ren)員(yuan)對(dui)自(zi)己(ji)的(de)設(she)備(bei)就(jiu)像(xiang)自(zi)己(ji)的(de)孩(hai)子(zi)相(xiang)同(tong)清(qing)楚(chu)和(he)關(guan)懷(huai)，才(cai)幹(gan)確(que)保(bao)設(she)備(bei)的(de)高(gao)效(xiao)運(yun)轉(zhuan)。為(wei)此(ci)，咱(zan)們(men)隻(zhi)能(neng)拋(pao)棄(qi)節(jie)假(jia)日(ri)，從(cong)設(she)備(bei)的(de)規(gui)劃(hua)，到(dao)加(jia)工(gong)、安裝、測驗、調試每一個環節去不斷了解。”提起人才的迫切需求，劉劍利博士深有感觸地說：“在咱們這個項目上，為了引進一位人才，省委組織部都出頭為咱們處理了人才家族的作業問題。”
在近五年的時間裏，這支隊伍沒有雙休日，沒有節假日，技能廠房、測驗大廳和總裝大廳在深夜依然燈火通明，作業24小時緊鑼密鼓地進行。他們沒有一天放鬆警惕，沒有一天放鬆規範。
“疫情期間，整個鬆北區隻要咱們一個工地在施工，上百噸重的設備悉數需求在現場安裝，是個困難的工程。”33歲的李雲龍首要擔任和諧大科學工程建造中的設備安全確保作業。設備出場那天，哈爾濱暴雪，他帶領團隊在零下30多攝氏度的極寒氣候中，徒手搬運設備三個小時。
“圖什麼?曾zeng經jing有you人ren問wen過guo我wo同tong樣yang的de問wen題ti。我wo說shuo，我wo在zai做zuo一yi件jian值zhi得de一yi輩bei子zi自zi豪hao的de事shi，以yi後hou我wo也ye能neng夠gou跟gen我wo的de孩hai子zi說shuo，這zhe個ge世shi界jie上shang頂ding尖jian的de科ke學xue工gong程cheng是shi爸ba爸ba建jian的de。我wo也ye能neng為wei國guo家jia的de嚴yan重zhong工gong程cheng貢gong獻xian自zi己ji的de一yi份fen力li氣qi。”麵臨記者的提問，性格外向的李雲龍濕了眼眶。
在地球上模仿太空環境的主意，起先，並不是一切專家都看好。選址、證明、立項、建造，哪一步都不易。
技能和工程上的巨大難度，沒有可複製的閱曆，哈工大人秉承“特別能吃苦、特別能戰役、特別能攻關、特別能貢獻”的“載人航天精神”，克服了各種不可思議的困難險阻。
7月1rinatian，fanliguozanshijiedaorenwu，tadanrendelengqueshuixitongyaoxiezuoguinahuanjingmofangxitongzuorezhenkongceyan。ranerzaimofangyunzhuanbangbian，tatongguojieweilvxinguanchadaoxunhuanshuizhongcunzaihanzhazazhi。“這種水質下是不能進行測驗試驗的，焊渣會對精密設備發生嚴重影響。”
範立國突然調高了音量和語調，對記者說，“我一個人將大型精密過濾器拆開，對其罐體及濾芯進行清洗，每循環過濾兩個小時進行一次排水，就這樣，從7月2日早八點，我接連作業了整整36個小時，終於使水質達到了使用要求。”他用手抹了把眼淚，接著說：“那na天tian閱yue曆li是shi我wo這zhe輩bei子zi上shang過guo的de最zui難nan忘wang的de黨dang課ke了le。作zuo為wei一yi名ming共gong產chan黨dang員yuan就jiu應ying該gai衝chong在zai最zui前qian麵mian，麵mian臨lin問wen題ti，帶dai頭tou處chu理li問wen題ti。我wo將jiang值zhi勤qin記ji錄lu及ji操cao作zuo流liu程cheng親qin身shen轉zhuan交jiao給gei下xia一yi位wei值zhi勤qin同tong事shi後hou放fang心xin離li開kai了le。”
助力龍江打造世界航天科研學術中心
“航天夢是強國夢的重要組成部分。咱們要全力建造好大科學工程，為‘航天大國’邁向‘航天強國’作出貢獻。”李立毅院長表示，依托我國正在建造的“天宮”空間站和“空間環境地上模仿設備”，努力打造空間在軌試驗、地上模仿試驗，以及計算機數值模仿三位一體的六合一體化國家空間環境與物質作用研討係統。
大科學工程是麵向國內外敞開同享的用戶設施，其科學價值需求很多的用戶群來成就。“國內外的科學家們，現已刻不容緩地要來展開空間科學試驗了。”哈工大空間環境與物質科學研討院副院長鄂鵬興奮地向記者泄漏一組數據，目前已有國內外110餘家高校和科研院所與“大科學工程”簽(qian)署(shu)了(le)用(yong)戶(hu)協(xie)議(yi)，並(bing)已(yi)展(zhan)開(kai)試(shi)驗(yan)方(fang)案(an)評(ping)論(lun)與(yu)協(xie)作(zuo)溝(gou)通(tong)。另(ling)外(wai)，大(da)科(ke)學(xue)工(gong)程(cheng)建(jian)造(zao)的(de)溢(yi)出(chu)效(xiao)應(ying)也(ye)十(shi)分(fen)明(ming)顯(xian)，一(yi)方(fang)麵(mian)環(huan)繞(rao)空(kong)間(jian)環(huan)境(jing)模(mo)仿(fang)的(de)許(xu)多(duo)關(guan)鍵(jian)技(ji)能(neng)在(zai)建(jian)造(zao)需(xu)求(qiu)牽(qian)引(yin)下(xia)得(de)到(dao)了(le)打(da)破(po)，累(lei)計(ji)已(yi)請(qing)求(qiu)世(shi)界(jie)和(he)國(guo)內(nei)發(fa)明(ming)專(zhuan)利(li)120餘項，另一方麵其作為空間科學研討大渠道的科學價值和效能逐步加強，較好地支撐了哈工大近期在空間光電資料、航天器執役點評等方麵的亮點研討作業。
李立毅院長說，大科學工程的建造對於哈工大、黑龍江省和我國的航天事業開展都會發生深遠的影響，含義嚴重。在建造過程中，大科學工程得到了省、市、區政府在建造用地、電力配套等方麵的大力支持，並將其列為省百大項目，省、市、qugejilingdaolvcidaogongchengxianchangtiaoyan，hexiechulijianzaoguochengzhongdeshijikunnan。xiangmujianchenghou，keyouhuahepinghengwoguoyanzhongkejigendisheshidequyubuju，tigaodongbeidiqudegendikejishiliheyingxiangli，shiheilongjiangchengweishijiehangtiankejihekongjiankexuedexueshuzhongxinzhiyi。
他認為，“上海光源”“天眼“等deng大da科ke學xue工gong程cheng建jian成cheng後hou，都dou已yi成cheng為wei當dang地di地di標biao性xing工gong程cheng，對dui當dang地di的de經jing濟ji社she會hui建jian造zao和he文wen化hua開kai展zhan發fa生sheng積ji極ji影ying響xiang。大da科ke學xue工gong程cheng不bu僅jin能neng夠gou提ti高gao龍long江jiang的de世shi界jie知zhi名ming度du，帶dai動dong科ke技ji溝gou通tong，還hai能neng夠gou集ji人ren氣qi、聚人才、凝人心，增強龍江人的自豪感、促進工業開展。
未(wei)來(lai)，哈(ha)工(gong)大(da)將(jiang)抓(zhua)住(zhu)新(xin)時(shi)期(qi)的(de)開(kai)展(zhan)機(ji)會(hui)，努(nu)力(li)提(ti)高(gao)育(yu)人(ren)水(shui)平(ping)與(yu)科(ke)研(yan)才(cai)能(neng)，並(bing)以(yi)國(guo)家(jia)大(da)科(ke)學(xue)工(gong)程(cheng)建(jian)造(zao)為(wei)關(guan)鍵(jian)，全(quan)麵(mian)提(ti)高(gao)校(xiao)園(yuan)服(fu)務(wu)國(guo)家(jia)科(ke)技(ji)自(zi)立(li)自(zi)強(qiang)的(de)才(cai)能(neng)。(來源：黑龍江日報文/攝記者趙一諾丁燕)
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哈工大 地上空間站
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