地面画龙，太空点睛！中国空间站孕育新质生产力

在400公里外太空、一个半小时绕地球一圈的中国空间站，还有另外一个身份，即“国家太空实验室”。

在太空微重力环境下，物体都是漂浮的，科学家可以做很多地球上做不了的科学实验。

新华社发 卢哲 崔文 编制

今天传来消息，据央视新闻报道，中国空间站超高温合金材料研究取得新进展，西北工业大学团队通过空间站微重力环境获得了金属铌的关键物理特性，实现了难熔合金微观组织结构与宏观形态的双调控。

在中国空间站内，部署了科学实验柜等具有国际领先水平的空间科学研究与应用设施，能在轨支持空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力流体物理等诸多领域的研究与应用。

新质生产力，也静静地在天上这座“国家太空实验室”里孕育。

图源：央视新闻

用于战机“心脏”，超高温合金材料研究获进展

想让战斗机的飞行性能更好，一方靠给飞机减重，二靠提高战机的“心脏”——发动机的性能。铌合金能让发动机耐更高温，从而提升战机性能。

但铌属于难熔金属，熔点高达2468℃，冶炼中很难找到合适的容器，在铌熔化前往往冶炼容器就先熔化了。

太空中拥有微重力环境，对于飘浮着的铌合金进行激光加热、熔化、冷却、过冷和凝固等研究，就不需要容器问题。

这一设想正在变为现实。西北工业大学魏炳波院士领导的团队，利用中国空间站无容器材料实验柜，成功获取了难熔合金熔体的关键热物理性质，在空间凝固制备方面取得了多项科学新发现，有力推动了难熔合金从地面研究向外太空研究的拓展。

中国科学院院士、中国载人航天工程空间材料科学首席科学家魏炳波。图源：《瞭望》新闻周刊

我国研究引领世界，还需要10-15年

载人航天在过去半个世纪里蓬勃发展，促进了空间材料科学的萌生和兴起。

从20世纪60年代的零星空间搭载实验，到七八十年代试图建立空间材料加工厂的非理性阶段，90年代进入理性而稳定的研究时期。美国通过航天飞机，在八九十年代做了大量的空间材料科学实验。

21世纪以来，美俄欧日多国联合建立了国际空间站，成为继苏联“和平”号空间站之后在轨运行的最大空间科学研究平台。

据中国科学院院士、中国载人航天工程空间材料科学首席科学家魏炳波介绍，跟欧美航天强国相比，我国的空间材料科学差距在于研究覆盖面不如他们。

“但我们有独立自主的空间站，在我国选定的15到20种材料体系内，已走到世界空间材料科学的前沿。”魏炳波告诉记者，“我国的研究要引领世界，还需要10-15年时间，刚好是我们空间站运营的10-15年内要实现的目标。”

2022年11月9日，珠海航展上的问天实验舱展示舱。新华社记者 刘大伟 摄

“地面画龙，太空点睛”

业内有一句话，生动形象地描述了空间材料科学研究——“地面画龙，太空点睛”。

“材料科学是一门与工程技术密切结合的实验科学，必须开展大量系统的空间科学实验。但是空间实验不仅受制于高昂的成本，而且飞行搭载机会有限。”魏炳波告诉记者，“因此地面模拟画龙、空间实验点睛，也许是空间材料科学发展的优化途径。”

例如，空间站静电悬浮相较于地面静电悬浮，不需要克服重力，仅需控制样品位置，其原理是根据样品位置变化，调控样品库仑力的大小和方向，使之动态“定位”于设定的位置。与地面实验相比，所需要的电压更小，对样品的干扰远小于地面实验，进而提供更理想的科学实验条件，例如微重力条件下，液态样品更圆，样品的振荡更理想。

图源：央视新闻

两条腿走路，发挥空间站最大作用

如何发挥中国空间站最大作用，推动我国材料科学研究世界领先？在魏炳波看来，需要两条腿走路，要在空间站做两种科研。

“第一种科研，是实验环境在地面上模拟不出来，需要到空间站内研究的空间科学问题，如马兰戈尼对流、流体静压力消失等，这些现象在微重力条件下表现出与地面实验完全不同的特性。这些实验有望开发出地面上无法实现的新材料和新工艺。”不过，魏炳波表示，要实现空间科学研究的重大突破很难，因为现在已没有科研无人区，我们做得更多的是在前人发现基础上的扩展。

“第二种科研是天上可以做，地上也可以做的科研，但要把在太空环境中做科研的优越性找出来，用以指导改进地面上的科研环境，包含材料合成、流体力学、生命科技等领域。”魏炳波强调，这是更容易产生新质生产力的方面。“在空间站未来10-15年的运营期内，我更寄希望于这种科研模式。”

（参考资料来源：新华社《瞭望》新闻周刊、央视新闻）