液体·家蚕·干细胞——看“实践十号”卫星上的三堂太空实验课

2016-04-18 08:48 新华社

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来源标题:液体·家蚕·干细胞——看“实践十号”卫星上的三堂太空实验课

新华社北京4月16日电 题:液体·家蚕·干细胞——看“实践十号”卫星上的三堂太空实验课

新华社记者 吴晶晶 荣启涵

4月6日凌晨,搭载着19位“特殊乘客”的“实践十号”返回式科学实验卫星开始了为期15天的太空之旅。现在,旅程已过大半,这些“特殊乘客”在太空还适应吗?它们的实验任务进行得怎么样?这些实验到底有什么用?……

我们从“实践十号”给你带来了三堂太空实验课。

【第一堂课:太空中如何让液体“听指挥”?】

我们知道,在地球上由于重力作用,水往低处流,随形而变。而在太空中,由于重力消失,水会以球体状态悬浮在空中,在容器里的液体会顺着容器壁往上爬。

未来我国要建设空间站,宇航员在太空长期生活,要喝水、洗衣服,但水在太空中“不听话”怎么办?这就涉及空间流体管理,而“实践十号”上的“热毛细对流实验”对流体管理问题的探索就是要尝试解决这个问题。

什么是热毛细对流?“实践十号”载荷主任设计师、中科院力学所研究员段俐介绍说,在地球上由于重力作用,浮力对流是自然对流的主要形式,而在太空中,由表面张力驱动的热毛细对流是自然对流的主要形式。其实在我们生活中热毛细对流也很常见,比如粥在冷却后表面形成的涡胞结构就是它引起的。

段俐说,空间流体管理除了宇航员的生活需要,还有太空中飞行器需要液体燃料进行驱动实现变轨、调姿、对接等,液体燃料贮箱如何设计才能保证液体燃料推进,就需要对热毛细对流进行研究。

研究热毛细对流还有重要的实际应用价值,例如晶体优质生长。受到浮力对流等影响,晶体在地面上生长会产生缺陷,那么太空中能否长出完美晶体?

“国内外已开展了多次空间晶体生长实验,虽然基本克服了浮力对流等不利影响,但生成的晶体质量仍然不那么尽如人意,其原因就在于太空热毛细对流的不稳定性。”段俐说,“这就需要开展实验研究,对空间和地面的晶体生长进行优化设计。”

据介绍,这项实验是在一个环形液池中进行,液池中盛放硅油,通过不同的温度梯度来产生热毛细对流。原计划共进行15次实验,实验条件都不一样,有的是加温方式不一样,有的是液体体积比不一样,其中13次在返回前进行,其余在留轨舱进行。

从红外热像仪拍摄的画面看,环形液池中的液体像花瓣一样,不断发展变幻。“这说明热毛细对流表面波在不断变化。”段俐说。

“从目前已经完成的实验看,实验结果非常漂亮,原定目标已经全部实现,在国际上首次取得了热毛细对流体积效应的实验结果。”段俐说,与地面实验相比,我们观察到很多不同,比如说液体表面波不一样,温度振荡现象也比地面规律得多,但其机理还需要全部实验完成后进行分析研究。

责任编辑:陈群(QT0001)  作者:吴晶晶 荣启涵