揭秘地面空间站：50个足球场大的实验室如何炼就中国航天梦

你是否想象过，在地球上就能建立一个真实的空间站实验室？这个被称为"地面空间站"的超级装置，占地50个足球场，能够精确模拟太空中的极端环境——从接近绝对零度的超低温到比地球磁场弱100倍的极弱磁场，甚至可以精准复现太阳风暴的狂暴能量。作为完全自主研制的大国重器，它已经为国内外科研团队提供了超过6万小时的实验服务，支撑了嫦娥六号、北斗卫星等上百个航天器的关键测试。这个装置不仅让科学家能够在地面完成以往只能在太空中进行的实验，更在生物育种、新材料研发、深空探测等领域打开了前所未有的可能性。让我们一起揭开这个航天器"终极实验室"的神秘面纱，探寻中国航天从追赶到引领的科技密码。

哈喽大家好，我是主持人凌薇。欢迎收听我们的播客，今天，我们有幸邀请到了空间环境模拟领域专家陈明教授。陈明教授你好，能先和大家打个招呼，大家好，我是陈明很高兴澜到节目，今天咱们要聊一个特别厉害的东西，空间环境地面模拟装置。它被称为地面空间站。哈工大和中国航天科技集团花了19年时间搞这个大科学装置，2024年通过国家验收。对，这个装置可是个大国重器。那我们就赶紧开始今天的主题咱们先来聊第一个部分，这个大国重器揭秘，咱们先来聊一聊这个空间环境地面模拟装置到底是个什么装置，它有什么样的？核心能力这个装置，其实它就是一个能够模拟太空里面各种极端环境的这样的一个大科学装置，包括它可以有各种不同的环境，比如说真空环境，然后弱磁环镜还有各种辐照的环境。可以模拟而且它模拟的这些环境因素的范围，包括它的参数范围都是非常广的，所以就是说它可以支持很多的航天相关的实验，听起来就非常的专业。那这个装置到底有多大？这个装置呢其实它核心的那个模拟苍直径是5米，然后它是有三层楼高，它是一个非常庞大的一个。设备它的整个占地面积是差不多50个足球场那么大，它就建在了黑龙江的哈尔滨，为什么选在哈尔滨，因为哈尔滨的冬天很冷，然后它的气温可以低到零下四十多度，所以它的这个自然条件就非常的接近于太空的环境，所以它装置就可以非常真实的去模拟太空的这种极端的环境，这个装置2024年刚刚通过国家验收。那它到底在哪些方面是做到了国际领先的。首先，它是一个完全自主研发的一个装置，然后它的核心的设计理念是要做到全球最高的磁场控制能力，它的这个零磁空间可以达到0.02纳特，这个是非常低的，比地球本身的一个磁场还要弱100倍，这精度确实很厉害，然后它不光是可以模拟这个弱磁场，它还可以非常精准的去模拟太阳风暴，就是它可以产生这种高能粒子的爆发，它可以模拟出这种复杂的等离子体环境。还有它的整个的装置是集成了九大类空间环境因素，它是目前世界上模拟因素最多的一个地面装置。所以它就可以让中国的航天科学家们可以在地面上去做，以前只有在太空当中才能做的这些实验，所以它是一个真正意义上的航天器的终极实验室。好，关羽空间环境地面模拟装置的核心能力，咱们就先聊到这儿，休息一下马上回来。那咱们接下来就聊一聊这个装置到底都有哪些惊人的应用是吧。比如说在生物领域，在材料领域在航天工程领域到底都有哪些突破。首先，它在生物领域可以让科学家们研究这个微重力或者说弱磁场到底是怎么影响生物体的基因表达，然后包括它可以让植物或者这个鸡蛋，甚至包括人的脑细胞在这种模拟的太空环境下面进行生长，那这样的话，就可以筛选出一些更有抗压的这种生物品种，或者说为未来的深空旅行提供一些营养支持。这听着简直就像打开了未来食品和生物医药的大门然后，材料领域可以利用这个装置，澜模拟太空的这种极端的环境，对各种材料进行加速的实验。那这样的话，就可以短时间内就筛选出一些比较优秀的这种新型的材料。包括粉尘加速器，还可以用来研究太空的灰尘对航天器的一个侵蚀作用那这样的话，就可以给卫星或者说空间站设计出更耐用的这种防护的措施，工程领域可以为中国的空间站包括嫦娥六号、北斗导航卫星等等，这些重大的航天工程，提供从材料到组件的这种关键的测试和评价。那这样的话，就可以确保每一个发射的航天器都是在极端的环境下面能够可靠的工作的。那这个装置自投入使用以来，到底取得了哪些具体的成果？就这个装置2024年投入使用以来，已经累计为国内的外的科研团队提供了超过6万小时的实验服务，然后支持了上百个重要的航天器的研发，包括一些关键的材料和组件的测试。这使用频率挺高的没错，而且不光是数量上面就是它的这个科学产出也是非常丰硕的，已经发表了数百篇的论文，然后包括一些重要的发现。包括一些技术的创新，都离不开这个装置的数据的支持。那它也成为了航天科技创新的一个重要的基石。聊了这么久的装置影用感觉信息量不小，咱都歇会儿喝口水。待会儿继续我们接下来要聊的就是这个装置背后的一些追根溯源的内容，就是说这个空间环境模拟器6号，它到底是一个什么样的装备，它在中国的航天历史上到底扮演了一个什么样的觉色。这个km6，其实它是上世纪90年代，我们国家自主研发的一个非常大的一个空间环境模拟器。那它的主要的作用就是来模拟太空的这种高真空的环境，然后包括超低温的环境，还有太阳辐射的环境。那这个飞船在发射之前，它的所有的关键的系统都要在这个里面进行严格的测试。那包括我们的神舟一号，它是直接在km6里面进行了整机的试验。那才保证了他能够在99年的时候顺利的升空，原来它是我们国家载人航天的一个基石。没错没错，那km6的话，它不光是支持了我们的载人航天，它也支撑了我们的探月工程，那包括一些重要的卫星的发射都是需要它来进行这个环境的模拟的，所以它是一个中国航天从无到有，然后到现在能够走出去的一个非常重要的一个保障那这个km6在建设的过程当中，都遇到了哪些比较难缠的问题当时我们的项目启动的时候，正好是我们的国家决定要走，飞船的这条路线来发展我们的载人航天那这个时候就面临一个难题，就是这个飞船必须要通过严格的空间环境的测试。才能上天。那这个时候我们国家又没有这样的设备，所以km6就承载着我们的航天人的一个梦想，然后要啃下这块硬骨头，看来压力真的不小。对，而且不光是技术上面是空白，然后包括当时资金也是非常的紧张，设备也是需要从国外进口的。但是他们又对关键的技术进行了封锁所以我们必须要自己来，那包括米6的主体，它的直径有12米然后，它是用一种新的材料澜进行制造的，那这个材料当时在国内也是没有用过，所以整个制造的过程也是充满了挑战听起来，确实每一步都是摸着石头过河。没错，然后他们哈工大的团队他们就是一边去，引进吸收国外的这种先进的技术，一边去自主研发，就为了这个km6能够早日的投入使用，他们很多专家都放弃了跟家人团聚，就守在工地上面，甚至有两位老师傅，他们两个整个春节都没有回家就为了保这个进度，终于在98年的时候，km6成功的完成了它的第一次抽真空，也保障了神舟一号的顺利升空，也标志着我国正式的迈进了这个太空大国的行列。你觉得这个km6和我们现在的这个地面空间站相比，它有哪些独特的意义和价值？其实km6它是一个可以说，是我国空间环境保障的一个基。18，那它奠定了我们国家在这个领域的一个技术的基础然后包括后面的这个空间站，包括探月工程它都是有一个的里程碑的意义，等于说它是一个承上启下的这样的一个作用。然后，现在的地面空间站它是在基础上又升级了，它不光是精度更高了，它还可以模拟更多的这种复杂的环境，那这样的话，就可以让我们的航天科学家们可以在地面上去做更真实的实验。那包括我们未来的深空探测，包括我们的空间站都是离不开这样的一个平台的，所以就是说km6它是我们的一个过去的努力的一个结晶然后，现在的地面空间站则是我们向更高目标迈进的一个新的起点。聊到这儿，其实我们已经能够感受得到，这个空间环境，地面模拟装置它不仅仅是一个大国重器，它更是我们中国航天从无到有，从小到大的一个缩影。它让我们能够更自信的去追逐那些星辰大海，今天的节目咱们就到这里了，感谢大家的收听，咱们下期再见。