□本报记者 丁佳
9月29日21时16分，长征二号FT1火箭点火发射。带着国人的期盼，天宫一号目标飞行器顺利进入预定轨道，开启了两年的飞行任务。
伴着天宫一号升入太空的，还有中国科学家的太空梦。
“我国发展载人航天工程，最重要的目的之一就是开展空间科学实验。”载人航天工程空间应用系统副总设计师、中科院空间科学与应用总体部研究员张善从说，从很少量的空间科学实验，到现在小规模的实验，都是为了在未来的空间站中建立国家级的空间科学实验室，为大规模的空间科学实验作好准备。
空间科学实验三足鼎立
中科院空间科学与应用总体部是由中科院牵头，中国气象局、国家海洋局、中国航天科技集团、中国电子科技集团等几十家科研机构和单位参与的系统。在此次交会对接任务中，中科院总体部主要负责载人飞行器空间科学与应用试验。
根据任务的安排，此次天宫一号上安排了三大领域的空间科学实验。
在地球环境监测领域，空间应用系统在飞行器上安装了一台高光谱成像仪，以进行光谱对地成像探测。“这项技术对我们的国计民生非常重要，它涉及到资源勘探、环境监测，以及老百姓关心的食品安全等问题。”张善从介绍说，大气污染、矿产油气资源、海洋资源等，都能用高光谱成像仪进行探测。
而在天宫一号上面进行的空间材料科学研究是这次交会对接任务的亮点之一。“我们这次安排的是复合胶体晶体实验，这是当前材料科学中很热门的一个领域，其中最具代表性的就是光子晶体。”
张善从口中的光子晶体，被誉为21世纪可能带来信息技术革命的新材料。它最大的特点就是能够高效、接近无损地进行滤波和运算。
但由于在地球上受重力影响，光子晶体很难进行大尺度实验，成为了一个世界性的难题。此次天宫一号上安排的胶体晶体生长实验装置，就是为了研究胶体晶体在太空无重力的情况下结晶和相变的过程，弄清它的机理，为今后制备大尺度的胶体晶体材料做基础性的研究工作。
在交会对接任务期间，飞行器本身的安全和精确定位至关重要。为此，天宫一号上还安排了带电粒子探测器、大气成分和密度探测、微质量物质检测、电离层扰动探测等空间环境探测方面的实验。
由于天宫一号主要是完成交会对接任务，大部分时间上面没有航天员，但这三方面的实验中，许多技术都是按照有人参与设计的。张善从表示：“虽然这些实验都是不需要人参与的，但我们要为后面有人参与实验打好基础。”
为应用作好铺垫
带上天的实验项目自然是公众关注的焦点，这次天宫一号空间科学实验也不例外。许多人想知道，这些实验项目何时能得到推广应用？
“要理解这个问题，还要先弄清载人航天工程空间实验项目与一般的卫星上的实验项目的关系。”张善从表示，载人航天工程中的空间实验项目，主要是试验性、探索性的实验。“飞船在天上时间很短，因此很难进行长期的、具有很强应用价值的实验。”
但载人航天工程上安排的试验一旦成功，就会进一步往卫星上去转化。比如，神舟三号中的对地观测设备，后来相关技术就应用到了一些“资源”、“环境”系列卫星上；而其他方面的科学实验，在“实践”系列卫星中得到了推广。“神舟一号到神舟六号，包括这次的天宫一号，都是按照这个思路开展的。”
当然，这次交会对接任务也有一些直接的应用成果。比如地球环境监测的试验结果，会通过定向发布的方式提供给农业部门、国土资源部门等科研单位，进一步开展各个领域的应用研究。
不仅是在空间应用系统，飞船系统、空间实验室系统、航天员系统中，大量的技术都可以应用在民用领域。
张善从对此表示赞同：“其实我们每项科学实验的安排，都希望能对国民经济和基础理论发展有一定的促进作用。此次飞行任务的参研单位在为任务进行协作、配套的过程中，已经有许多产品应用到了民用当中。我也注意到，许多上市公司的产品，都曾经服务于载人航天工程。”
中国载人航天百业待兴
对中科院空间科学与应用总体部的科研人员来说，这项工程最大的难点就是，每一个实验都是第一次。
“从神舟一号开始，我们已经进行了100多项空间科学实验，每一件设备、每一次实验都是新的。与其他系统相比，我们产品的重用率很低。”张善从告诉《科学时报》记者。
在全国几百家科研单位中，要选出这几个实验在交会对接任务期间开展，对每一项实验来说，都是难能可贵的机会。“我们非常珍惜每一个实验机会。在资源、功耗各方面条件都非常苛刻的情况下，我们为了开展在国内领先、在国际处于先进水平的空间科学实验，可以说我们为此付出了大量努力。”
50年前，苏联发射了人类第一艘载人飞船；一年后，美国载人飞船也飞上了天空。“与他们相比，我们国家的载人航空事业还处于百业待兴的阶段，现在我们要解决的还是发展过程中的技术问题。”张善从最后表示，“技术的差异是不是可以用时间去衡量，这件事我说不好。但可以肯定的一点是，我们与欧美发达国家还有一定差距，但是我们的发展速度是非常快的。”
《科学时报》 (2011-09-30 A2 中科院助力天宫寻梦专题报道)
