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在万众期待中，中国空间站首个实验舱“问天舱”发射升空。 自太空实验室发射到位以来仅过去了 21 年。

问天号实验舱准备与空间站对接

2001年2月，美国亚特兰蒂斯号航天飞机将长8.5米、直径4.3米、重14.5吨的“命运号”送入国际空间站。 这个空间实验室共有8个实验柜。 20年来，各国科学家利用它们进行了数百项医学、生物技术、工程学、物理学、材料科学等方面的研究，取得了许多科学成果。

有朋友说：“科学是没有国界的！人家研究了那么多，遥遥领先，我们可以直接拿来用。何必花几千亿建一个空间站，发射一个实验舱，重复做一个科学呢？”别人做的实验？”

国际空间站美国命运实验舱

什么是“科学无国界”？ 意味着人类在科学探索中发现的成果可以为全人类共享。 比如牛顿的“三定律”模拟太空站，爱因斯坦的“相对论”，中国和古希腊数学家的“勾股定理”，门捷列夫的“元素周期表”，还有很多教科书上的公理、定律、公式都是公开的，我们都可以免费学习和使用。

然而，法国科学家巴斯德在提出“科学无国界”的同时，也表示“科学家有祖国”。 这个后半句经常被一些人忽略。

空间流体实验

截至目前，国际空间站共接待了来自20个不同国家和地区的251名宇航员和“太空游客”，其中没有一人是中国公民； 国际空间站上完成了上千项科学实验，没有一项来自中国。 中国可能有中国科学家参与。 虽然我们很愿意参加，欧空局和俄罗斯也提出愿意发出邀请，但美国排他性地反对，在国际空间站上拥有“一票否决权”。

为什么？ 不是说科学无国界吗？

“科学无国界”不包括科学技术。 也就是说，我可以选择让你“知道为什么”，但不让你看到发现这个规律的过程，使用的技术和设备，你不能“知道为什么”。 .

我们说“科学技术是第一生产力”，这包括科学技术两个方面模拟太空站，两者相辅相成。 只有理解了科学原理，充分掌握了它的技术，才能极大地促进经济发展和社会进步。 人们对我们进行技术封锁甚至肆无忌惮打压的目的就是阻碍我们的进步，不想让我们过上更好的生活。

中国航天员正在调整出舱宇航服

人家有了空间站，有了太空望远镜，有了对撞机，做出了很多科学成果，还是跌跌撞撞，我们就不用做了？ 这是浪费钱吗？

迄今为止，国际空间站已耗资约 2000 亿美元，预计仅需花费更多资金来维持它的运转。 虽然中国空间站的建设成本会低很多，但乐观估计会达到数千亿元的规模。 为什么世界各国都投入巨资建设空间站，将科学实验搬到天上？ 实地做实验不好吗？

与地面不同，太空实验有其独特的优势：微重力，以及舱外的高真空、强辐射等极端环境，是地面无法模拟的。

地球有引力，宇航员回来需要适应

我们生活在地球上，因为物体之间存在万有引力，万有引力无处不在，万物都会落地。 引力不仅制约着我们人类的活动，而且影响着物质的变化。

例如，由于重力的影响，空气分子被包裹在地球周围，同时产生的热对流会使物体的火焰和烟雾向上燃烧。 但在微重力下，火焰是一个均匀的“球”，向各个方向辐射，与地面相比，燃烧具有许多不同的特性。 这对于热力学研究很重要，但只能在太空中进行。

微重力燃烧

又如晶体生长实验：我们知道晶体是由过饱和溶液中的二氧化硅分子在高温高压下一点一点结晶出来的，但由于重力和溶液中形成的热对流等因素，结晶过程往往并不完美，会出现一些瑕疵。 为了得到更好的晶体来生产光刻机的镜头，我们往往需要付出巨大的成本，但如果把这个结晶过程放在微重力环境中，就可以更快、更容易地生产出完美的镜头。

微重力下结晶更完美

为了人为地创造微重力环境，我们需要将重力加速度归零。 牛顿力学告诉我们，只要空间站以每秒7.68公里的速度在400公里的高空绕地球飞行，当它的轨道接近正圆时，飞船内的重力等于和与“离心力”相反，两个力相互抵消，物体处于“失重”状态。

重力不会消失，只是被抵消了

这种“失重”的感觉只有短时间在地面上的跳伞运动员才能体验到。 您不能创建超过 30 秒的自由落体，因为空气阻力会将物体向上拖动。 为克服重力的影响，科学实验只能在空间站的实验舱内进行。

和美国的“命运”实验舱一样，我们的“问天”实验舱也有8个实验柜。 这些柜子主要用于与生命生态学、生物技术、变重力和微重力相关的基础科学实验。

问天实验舱内的部分实验柜

“问天”号实验舱的长度是美国“命运”号实验舱的两倍，重量超过6吨，因为它的工作舱不仅有8套实验柜，还设置了宇航员休息区、储藏区、气锁舱和出口舱门也可以作为核心舱的备用，为空间站提供动力和控制。 “问天”实验舱外还有一个暴露实验平台，可以携带空间暴露实验的附加设备。 未来，梦天实验舱还会搭载更多的科学实验设备。

中国空间站核心舱及实验舱

暴露在极寒极热循环、高真空、高辐射、原子氧侵蚀等极端环境中的航天应用材料、电子元器件、细菌等生物体将受到外层空间环境的显着影响，而这种综合环境对地面。 很难模拟。 另一方面，可以在空间站上以最低的成本实现科学实验的目标。

综合以上分析，我们之所以大力发展自己的空间站，最主要的原因就是要把科学技术牢牢掌握在自己手中。 利用天宫空间站，系统开展空间生命科学与生物研究、基础空间物理、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学研究与制造。 天宫还为天文和地球观测、空间物理和新技术实验提供了平台。

科学没有国界，但我们必须把科学技术掌握在自己手中。

#问天和天和核心舱完成交会对接##问天实验设计客未来将进行哪些实验#