天目特稿丨梦天入列空间站！探秘中国人自己的太空实验室

　　据中国载人航天工程办公室消息，空间站梦天实验舱发射入轨后，于北京时间2022年11月1日4时27分，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。
　　后续，将按计划实施梦天实验舱转位。届时，梦天实验舱将与天和核心舱、问天实验舱形成空间站＂T＂字基本构型组合体。
　　同时，随着梦天实验舱在轨运行，我国的太空实验室也将真正建成。那么，梦天实验舱把哪些科研项目送上了太空？太空实验室里的实验柜都有啥独门绝技？带着这些疑问，天目新闻特派记者采访了太空实验室背后的科研人员。
　　8大科学实验柜问天苍穹
　　面向微重力科学研究
　　8大科学实验柜。中科院空间应用工程与技术中心 供图
　　与梦天实验舱一同加入＂天宫＂家族的，还有8个装载于实验舱中的科学实验柜，均由中国科学院打造。
　　＂中国科学院研制了空间科学研究与应用领域的超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜、在线维修装调实验柜等7个方面的8个科学实验柜，支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿实验研究等。＂中科院空间应用中心研究员、空间应用系统副总师刘国宁告诉天目新闻记者。
　　刘国宁介绍，通过梦天实验舱配置的8个科学实验柜，科研人员能够在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等方向开展相关的科学和应用研究，＂未来，我们预期能够在上述领域做出具有国际水平的科学成果，揭示重要的科学规律，并同步推进应用和技术转移，进一步推动我国空间科学整体水平的提升。＂
　　目前，在上述方向已经规划安排了约40项科学实验项目，将根据实验规划持续开展在轨实验。
　　＂天宫空间站是我国未来10年规模最大的空间综合性研究实验平台，我们将把它建成水平先进的国家太空实验室，能够高效开展体系化的空间科学与应用研究和新技术试验，不断产出重大科技成果，持续获取综合应用效益。＂刘国宁说。
　　透视物理世界
　　两大实验柜＂绝技＂引人注目
　　天目新闻记者在文昌采访时也了解到，8个实验柜功能并非大同小异，而是面向不同的研究领域。
　　超冷原子物理实验柜。中科院空间应用工程与技术中心 供图
　　＂超冷原子物理实验柜，主要是利用空间微重力环境条件，建立具有超低温、大尺度、高质量、适合精密测量的玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）工作物质的开放实验系统，开展前沿基础物理研究。＂中科院上海光机所副研究员、超冷原子物理实验柜科学实验系统副主任设计师汪斌向天目新闻记者介绍。
　　汪斌还告诉天目新闻记者，超冷原子物理实验柜突破了一系列关键技术——全光纤激光链路、高精度激光稳定、大电流磁阱控制、超高真空长时间断电保持、高精密光机、高精度振动隔离等，＂这些技术将地面上庞大复杂的冷原子实验室集成为符合载人航天标准的、可在轨自动运行的、高可靠空间冷原子实验平台，为我国的空间原子物理基础研究和量子技术应用奠定基础。＂
　　更具体来看，超冷原子物理实验柜切实为此后的实验提供了便利。汪斌向天目新闻记者介绍说，利用近地轨道优越的永久微重力条件和新型两级蒸发冷却等新方法，超冷柜有望制备地面无法实现的距离绝对零度以上千亿分之一度范围内（10-12K量级）的超低温量子气体，观测到肉眼可见的宏观量子现象，原子之间相互作用时间增长3个数量级以上，＂具有这些特性的原子气体给我们提供了一个独特窗口和全新视角来直接观察其独特的原子行为，以地面上不可能的方式进入量子力学的奇异世界，超越地面的限制而获得重大的基础科学突破，理解物理本质，为基本物理定律提供更高精度的检验。＂
　　高精度时频实验柜。中科院空间应用工程与技术中心 供图
　　而另一边，空间站中最复杂的实验柜——高精度时频实验柜，主要是通过不同特性原子钟组合，在空间站构建超高精度时间频率产生和运行的系统，开展基础物理理论检验，并支持通过微波和激光传递链路向地面提供超高精度时间频率信号，由2个舱内科学实验柜和4台舱外设备组成一个完整的实验系统。
　　＂高精度时频系统研制目标是为相关精密测量物理提供研究平台，为相关工程技术应用提供高精度时频信号。＂中科院国家授时中心主任、高精度时频实验柜科学实验系统指挥、责任科学家张首刚告诉天目新闻记者。据他介绍，应用国际领先水平的空间站高精度时频系统，通过站内原子钟之间、地面原子钟之间、空—地原子钟之间的时间频率的精密比对测量，可以精密测量引力红移、精密探测精细结构常数变化及光速不变性等，精确检验相对论和在发展的一些基础理论，帮助人们建立正确的物理理论体系。
　　中科院上海技物所副所长、高精度时频实验柜科学实验系统副指挥舒嵘向天目新闻记者表示，在工程应用方面，高精度时频实验柜可提供的超高精度时间频率信号，可以完成同步重大科技设施和工程技术设施的各部分时间、比对测量地面原子钟、比对测量地表不同位置的重力位以改进大地测量工作等任务。
　　利用空间站的微重力环境、较大载荷能力和航天员照料等优势，研制高性能的原子钟以及高精度时频系统，是时间频率研究的制高点。高精度时频系统将对相关基础物理研究和相关工程应用做出重要贡献，也将为我国标准时间和国际原子时精度的提高做出重要贡献。