不過，14個(gè)實(shí)驗(yàn)柜也各有各的研制難點(diǎn)。

張璐常把這14個(gè)實(shí)驗(yàn)柜比作14個(gè)性格迥異的人。以高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜為例，作為空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)柜，它由13臺(tái)單機(jī)組成，是世界上第一套由主動(dòng)型氫原子鐘、冷原子銣鐘、冷原子光鐘組成的空間高精度時(shí)頻系統(tǒng)，目標(biāo)是成為世界上最高精度的空間時(shí)間頻率產(chǎn)生和運(yùn)行系統(tǒng)。

在該研制項(xiàng)目立項(xiàng)后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，研制工作一直推進(jìn)緩慢?！凹夹g(shù)難度超出預(yù)想，國(guó)際上沒有人干過這件事，歐洲科學(xué)家一直想做，但因難度太大一拖再拖。”張璐說。

到2019年，中國(guó)科學(xué)院整合全院資源，成立工程攻關(guān)組，以中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心（以下簡(jiǎn)稱“授時(shí)中心”）為任務(wù)總體單位，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱“上海技物所”），組織國(guó)內(nèi)十余家單位共同研制。自此，高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜的研制進(jìn)入快車道。

為了解決科學(xué)技術(shù)與工程的融合問題，授時(shí)中心和上海技物所通力合作，實(shí)現(xiàn)了前沿科技的工程化；為了保證星地時(shí)間傳遞的高精度和穩(wěn)定度，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研制出激光時(shí)頻傳遞載荷，突破了單光子光電探測(cè)、皮秒精密計(jì)時(shí)、低時(shí)延抖動(dòng)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；為了實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確的時(shí)頻信號(hào)指標(biāo)，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研制出冷原子微波鐘，評(píng)定鍶光鐘誤差，長(zhǎng)期駕馭氫鐘，為高精度時(shí)頻系統(tǒng)的高精度時(shí)間頻率提供了可靠保障……

通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，中國(guó)科學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)建成了目前世界上在軌設(shè)計(jì)指標(biāo)最高的空間時(shí)間頻率系統(tǒng)。

除了解決共性和個(gè)性的技術(shù)難題之外，團(tuán)隊(duì)還要爭(zhēng)分奪秒，在有限的時(shí)間里交付科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。

2021年4月29日，天和核心艙發(fā)射升空，張璐緊盯屏幕，屏住呼吸，心提到了嗓子眼兒。直到得到發(fā)射成功的消息，他才松了一口氣。

此時(shí)，他腦海里閃過2020年國(guó)慶節(jié)前的一幕。那時(shí)，天和核心艙里所有實(shí)驗(yàn)柜的研制已完成，需要進(jìn)行最后的狀態(tài)設(shè)置和測(cè)試，留給張璐等人的時(shí)間只有8.75天，而需要研究和測(cè)試的工序多達(dá)上百道。他們把時(shí)間節(jié)點(diǎn)精確到分鐘，拼命趕進(jìn)度。張璐留意到，柜體從集成大廳被拉到電測(cè)大廳的短短3分鐘時(shí)間里，一位同事已經(jīng)見縫插針地躺在地上睡著了。

2020年國(guó)慶節(jié)前夕，張璐團(tuán)隊(duì)與實(shí)驗(yàn)柜合影。

“太空特產(chǎn)”帶來的驚喜

所有的努力，都得到了最直接的回報(bào)——“太空特產(chǎn)”。

2024年5月1日凌晨，神舟十七號(hào)乘組回到地球的幾個(gè)小時(shí)后，20多位科學(xué)家滿懷期待地在空間應(yīng)用中心的大廳里等待著。此刻，外面是漆黑的夜，大廳里燈火通明。

50份實(shí)驗(yàn)樣品被層層包裹著，連夜送到科學(xué)家手中。經(jīng)過拆包、稱重、測(cè)溫，最終科學(xué)家獲得的樣品總重量約有31.5公斤，有人類成骨細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、蛋白質(zhì)晶體、生命有機(jī)分子、種子、無容器材料、高溫材料、艙外暴露材料……這些實(shí)驗(yàn)樣品被科學(xué)家親切地稱為“太空特產(chǎn)”。

神舟十七號(hào)載人飛船返回的樣品

之后，這些“太空特產(chǎn)”被科學(xué)家?guī)Щ馗髯缘膶?shí)驗(yàn)室。他們要對(duì)返回的生命類細(xì)胞樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、蛋白組學(xué)檢測(cè)等生物學(xué)分析，對(duì)生命類蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行晶體衍射分析，對(duì)地面和空間樣品的組織形貌、化學(xué)成分及其分布差異等進(jìn)行測(cè)試分析……

這31.5公斤實(shí)驗(yàn)樣品，是科學(xué)家從中國(guó)空間站收到的第6批“太空特產(chǎn)”。從神舟十二號(hào)到神舟十七號(hào)，航天員先后乘坐6艘載人飛船，為科學(xué)家們帶回了6批、300多份科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品，包括中國(guó)科學(xué)院在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外百余家科研院所參與研究。例如，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次對(duì)空間站里水稻“從種子到種子”全生命周期的培養(yǎng)過程進(jìn)行研究；中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所聯(lián)合上海技物所共同研制出一套水生生態(tài)系統(tǒng)，將斑馬魚送上空間站，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在太空培育脊椎動(dòng)物的突破……

空間站返回水稻實(shí)驗(yàn)樣品

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前科學(xué)家基于空間站返回樣品，已經(jīng)在空間生命科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力流體物理等方向取得重要成果，在國(guó)際一流期刊發(fā)表論文300余篇。

其中每一項(xiàng)科研成果的背后，都離不開太空實(shí)驗(yàn)室里一個(gè)個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的支撐：

科學(xué)家利用無容器材料實(shí)驗(yàn)柜開展多元偏晶合金制備項(xiàng)目，提出了工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)和組織調(diào)控方法，應(yīng)用于核電、電子通信、裝備制造等領(lǐng)域多種關(guān)鍵材料的制備，使相關(guān)性能獲得有效提升；

科學(xué)家利用高溫科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜開展新型材料空間生長(zhǎng)研究項(xiàng)目，首次在太空獲得地面難以制備的高質(zhì)量晶體材料，對(duì)高性能多元半導(dǎo)體合金材料制備具有指導(dǎo)作用；

科學(xué)家利用生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜開展人骨細(xì)胞定向分化的分子靶點(diǎn)研究、空間環(huán)境對(duì)骨骼肌影響的生物學(xué)基礎(chǔ)研究等，取得的成果為防治骨折、修復(fù)脊柱損傷、對(duì)抗肌萎縮和防治代謝性疾病等提供了新的方案；

科學(xué)家利用航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜開展我國(guó)首次斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的在軌試驗(yàn)，熱電轉(zhuǎn)換效率等綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為未來空間新型電源系統(tǒng)的工程應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)……

盡管成果豐碩，但這支打造國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)沒有停下腳步。

“我們還在做三件重要的事。一是每年滾動(dòng)實(shí)施項(xiàng)目，面向全國(guó)征集科學(xué)研究項(xiàng)目，組織科學(xué)討論組遴選，并將相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)樣品送上天。二是規(guī)劃新裝置、新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。例如，我們正在討論是否可以建立一個(gè)能養(yǎng)小鼠的太空動(dòng)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以便深入研究空間微重力環(huán)境對(duì)動(dòng)物骨骼、肌肉、神經(jīng)和免疫等方面的影響。三是對(duì)現(xiàn)有科研成果進(jìn)行跟蹤、梳理、分析，加強(qiáng)成果推廣與應(yīng)用，不斷獲取應(yīng)用效益。”張偉說。

就在前不久，神舟十八號(hào)乘組將35公斤的上行實(shí)驗(yàn)單元及配套設(shè)備帶進(jìn)國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，并著手開展“空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”等4個(gè)新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

空間站水生生態(tài)系統(tǒng)研究?？臻g應(yīng)用中心供圖

神舟十八號(hào)發(fā)射的那天，戈壁灘已入夜，烈焰劃破蒼穹，現(xiàn)場(chǎng)觀看發(fā)射的人群發(fā)出熱烈又響亮的歡呼聲。全國(guó)各地的人圍在屏幕前，目送航天員和實(shí)驗(yàn)樣品沖進(jìn)太空。所有人都滿懷期待，等待著國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造新的科學(xué)奇跡。（記者倪思潔 高雅麗）

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