1990年中国返回式卫星的微重力水平监测

叙述了1990年中国返回式卫星采用的微重力测量系统概况、微重力测量数据的处理方法、微重力测量结果与分折。指出:这是国内首次空间微重力水平监测;研制的JS05-1A 微重力测量仪动态精度优于4μg,响应时间6ms,达到了国际同类仪器的先进水平;该仪器为指导优化空间晶体生长的微重力环境及了解卫星工作状况提供了有力手段。通过对该卫星微重力水平监测所获得的73505对数据进行分折,发现有效载荷动作是影响卫星微重力水平的主要因素,为10~(-4)g 量级;有效载荷不动作时,除1.23%的时间存在10~(-4)g量级不明干扰外,有97.6%的时间微重力的绝对值小于4×10~(-5)g,仅O.3%的时间在10~(-4)g 量级。     

悉数实践-10卫星的"第一"头衔

1 我国第一颗专门的微重力科学实验卫星 实践-10返回式科学实验卫星是为开展多项"微重力科学和空间生命科学"空间实验而专门量身定做的返回式卫星.卫星的承载能力、微重力水平、实验载荷服务支持能力等较以往返回式卫星均有进一步提升,是我国新一代具有安全回收、适应中长期在轨试验、应用灵活和成本低廉的空间科学实验平台.在结构布局上,它充分继承了以往返回式卫星的结构特点,外形是一个圆柱圆锥组合体,内部则是由4个舱段构成的仪器舱及返回舱.根据任务要求,实践-10卫星在轨道设计上也进行了调整,由以往返回式卫星的椭圆轨道变为圆轨道,这一改变,大大提高了微重力水平,为更好地开展微重力环境下的科学实验提供了有力的支撑.     

空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长

在中国返回式卫星上进行了一台双温区空间晶体生长炉的搭载试验，成功地实现了空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长，取得了一些有意义的结果。文章介绍了这种晶体炉的设计和空间试验的过程；分析了回收样品的主要测试结果；并对空间材料加工装置的设计和一些相关工艺问题进行了讨论     

二、各显神通的人造卫星

在航天科学技术馆里，有一幅特别吸引人们注意的摄影作品。这就是反映我国航天专家将5台搭乘中国卫星做微重力材料加工试验的仪器交付给联邦德国MBB-艾尔诺公司代表的照片。这5台仪器是1988年5月搭乘在中国的返回式卫星上，在太空邀游了8天之后安全返同地面的。这是我国第二次用返回式卫星为外国用户搭载仪器做微重力试验服务。     

我国首次空间微重力下的材料加工试验

1987年8月5日至10日,我国首次利用返回卫星进行了空间微重力下的材料加工实验。本次试验共有12个项目,其中砷化镓单晶生长达到国际先进水平,Y-Ba-Cu高温超导材料试验则为世界首次,HgCdTe红外材料,Insb半导体材料和难混合全都取得了地面不能得到的结果。这次试验的多用途加工炉吸收了国外空间加工技术的特点,构思巧妙、效果明显.一炉多用开创空间搭载的新路子。     

利用返回式卫星开展微重力试验

本文介绍我国首次利用返回式卫星进行微重力搭载试验和具体实施的办法,以及试验所获得的令人鼓舞的科学成果。同时还提出研制微重力卫星的新设想,为进一步开展空间微重力条件下的科学研究活动,提供新的途径。     

用国产装置进行的空间蛋白质结晶实验

使用国内研制的管式汽相扩散结晶装置,在我国返回式卫星上,成功地完成了两次空间蛋白质晶体生长实验,10种不同种类的蛋白质配制的48个样品在空间的出晶率分别达52%和80%,其中少数蛋白质生长出了较高质量的蛋白质晶体。结果表明,空间的微重力环境利于改善蛋白质晶体的生长,而且在结晶条件优化足够好的条件下,在空间里能生长出比地面晶体尺寸较大、形态较好和内部有序性较高的蛋白质晶体。本文还就微重力对蛋白质晶体生长的具体作用及其开发利用做了讨论。      

20世纪中国发射并成功运行的自制航天器简表

序号航天器名称发射时间序号航天器名称发射时间1东方红 - 1卫星 1970 - 0 4- 2 42 3风云 - 1A卫星 1988- 0 9- 0 72实践 - 1卫星 1971- 0 3- 0 32 4东方红 - 2 A卫星 1988- 12 - 2 23技术试验卫星 1975 - 0 7- 2 6 2 5东方红 - 2 A卫星 1990 - 0 2 - 0 44返回式卫星 1975 - 11- 2 6 2 6～ 2 8风云 - 1B卫星 ,大气- 1、 2卫星 1990 - 0 9- 0 35技术试验卫星 1975 - 12 - 16 2 9返回式卫星 1990 - 10 - 0 56技术试验卫星 1976 - 0 8- 30 30新型返回式卫星 1992 - 0 8- 0 97返回式卫星 1976 - 12 - 0 731返回式卫星 1992 - 10 - 0 68返回式…     

揭开微重力之谜

人们利用航天器中的失重(有时称为“微重力”)条件,制造出具有理想球形的滚珠,冶炼出不同密度组分均匀的合金,生长出结构完整、不含杂质的大尺寸单晶,加工出薄如蝉翼的金属膜和细如头发的金属丝,提取高纯度的生物药品,开辟了空间材料加工和空间生命科学等新的空间应用与空间科学领域。我国返回式卫星多次搭载空间材料加工和     

返回式卫星的华丽“转型”——我国首颗微重力实验卫星研制记

正作为我国首颗微重力科学实验卫星,实践十号卫星的使命是开展空间科学实验,研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动规律,这不仅具有较大的社会效益和经济效益,而且对推进我国空间领域的科学探索也有重要的意义。"及时雨"实践十号诞生恰逢其时提到返回式卫星,大家并不陌生,到2006年为止,我国共成功进行了24次返回式卫星的发射。通过这些任     

姿态运动对落舱微重力的影响研究

本文采用试验的均匀设计方法，结合对气动力矩的理论估算，利用计算机仿真，研究了姿态运动对落舱微重力水平的影响．结果表明，在落舱下落的前60s内，要想保持优于10(－3)g数量级的微重力水平，以满足一般科学实验的要求，则必须安装姿态控制系统．     

一种可供星载的快速熔断管

作者对RF2-9-0.2A熔断管以星载为目的进行了改进试验,详细观察分析了它的熔断过程及熔断机制,并按星载使用条件进行了环境试验和寿命考核,结果表明该改进后的熔断管在降额50％使用条件下完全满足星载的可靠性要求,微重力和真空环境不会对熔断特性造成重大影响;熔断电流在星上电池、电缆及接插件的耐受范围内,因而可以在星载仪器上使用。如能解决熔断丝贴壁问题,则可进一步改进其熔断特性。     

落塔微重力水平激光干涉测量方法中的干扰因素分析

落塔是获得微重力环境的重要设施,落塔微重力水平的测量对微重力科学实验的研究至关重要. 激光干涉是测量落塔微重力水平的一种新方法,这种方法的基本原理是让一个参考落体在落舱中自由下落,落舱由于受到服外空气阻力的作用将与自由落体运动略有差异,1 11. 肫内的参考落体则更接近理想的自由落体运动,这就使得落舱与参考落体之间存在着加速度差,这种加速度差便反映了落服的微重力水平,其所导致的相对运动则可通过激光干涉的方法测量出来. 本文对落塔微重力水平的激光干涉测量方法中将会遇到的一些主要干扰因素进行了分析,计算结果表明,这些干扰网素所造成的总误差约为 1.2 x 10-7g,低于微重力水平的预测值 10-4~lO-6 g,因此该方法是一种比较可行的测量方法.      

重力对单气泡生长特性的影响

采用VOF (Volume of Fluid)多相流模型, 通过用户自定义函数UDF (User Defined Function)实现相变过程中质量和能量的输运, 对微重力条件下尺寸为10mm × 10mm × 25mm的矩形通道的池沸腾现象进行数值模拟, 得到了微重力及常重力作用下单个气泡生长特性的差异. 模拟结果表明, 微重力条件下气泡周围的流线与温度场的分布有显著差异; 由于表面张力作用, 微重力下的气泡脱离特性与常重力下不同; 在微重力条件下, 气泡直径的变化比较复杂, 并与重力加速度的大小有关; Marangoni流对微重力下的流动影响很大, 使换热系数波动, 而且波动的幅度随重力加速度的减小而增大.      

Interaction of growth-determining systems with gravity

The experiments have been carried out with lettuce shoots on board the Salyut-7 orbital station, the Kosmos-1667 biological satellite and under ground conditions at 180° plant inversion. By means of the centrifuge Biogravistat-1M the threshold value of gravitational sensitivity of lettuce shoots has been determined on board the Salyut-7 station. It was found to be equal to 2.9 × 10⁻³g for hypocotyls and 1.5 × 10⁻⁴g for roots. The following results have been received in the experiment performed on board the Kosmos-1667 satellite: a) under microgravity the proliferation of the meristem cells and the growth of roots did not differ from the control; b) the growth of hypocotyls in length was significantly enhanced in microgravity; c) under microgravity transverse growth of hypocotyls (increase in cross sectional area) was significantly increased due to enhancement of cortical parenchyma cell growth. At 180° inversion in Earth's gravity root extension growth and rate of cell division in the root apical meristem were decreased. The determination of DNA-fuchsin value in the nuclei of the cell root apexes showed that inversion affected processess of the cell cycle preceeding cytokinesis.     

Kinetics of amyloplast movement in cress root statocytes under different gravitational loads.

In order to investigate the movement of a statolith complex along the longitudinal axis of root cap statocytes under different mass accelerations, a series of experiments with Lepidium sativum L. in an automatically operating centrifuge during the Bion-11 satellite flight and on a centrifuge-clinostat have been performed. During spaceflight, roots were grown for 24 h under root-tip-directed centrifugal 1-g acceleration, then exposed to microgravity for 6, 12 and 24 min and chemically fixed. During the first 6 min of microgravity, the statoliths moved towards the cell center with a mean velocity of 0.31 +/- 0.04 micrometers/min, which decreased to 0.12 +/- 0.01 micrometers/min within subsequent 12-24 min period. The mean relative position of the statolith complex in respect to the distal cell wall (% of total cell length) increased from 24.0 +/- 0.5% in 1 g-grown roots to 38.8 +/- 0.8% in roots exposed for 24 min to microgravity, but remained smaller than in roots grown continuously in microgravity (48.0 +/- 0.7%). The properties of the statolith movement away from the distal pole of the statocyte were studied in roots grown for 24 h vertically under 1 g and then placed for 6 min on a fast rotating clinostat (50 rpm) or 180 degrees inverted. After 2 min of both treatments, the mean relative position of the statoliths increased by about 10% versus its initial position. Later on, the proximal displacement of amyloplasts slowed down under simulated weightlessness, while it proceeded at a constant velocity under 1 g inversion. In roots grown on the clinostat and then exposed to 1 g in the longitudinal direction, amyloplast sedimentation away from the central region of statocyte was similar at the beginning of distal and proximal 6-min 1-g stimulation. However, at the end of this period statolith displacement was more pronounced in proximal direction as compared to distal. It is proposed that statolith position in the statocyte of a vertical root is controlled by the force of gravity, however, the intracellular forces, first of all those generated by the network of the cytoskeleton, are manifested when an usual orientation of the organ is changed or the statocytes are exposed to microgravity and clinorotation.     

1980年5月21日—22日耀斑后冕拱(Post-flare coronal arch)的加热机制和稳定性

本文提出了快撕裂模加热是1980年5月21日—22日耀斑后冕拱长达10多小时的有效加热机制。作者计算了撕裂模所提供的能量和相应的增长率,并讨论了该冕拱的MHD平衡和稳定性问题,主要结论如下:1.对5月21日冕拱,当密度取1.6×109cm-3（实测值）时,剪切宽度α_α=1.8×108cm（冕拱小半径的十分之一）剪切磁场为18—32×10-4T,所对应的增长率为1.79×10-5s-1—2.66×10-5s-1,不稳定的增长时间为15.5h—10.4h,这组解与观测到的冕拱存在10多小时相符。所以,撕裂模是冕拱合理的有效加热机制。2.该冕拱之所以维持10多小时之久,除撕裂模加热与辐射损失平衡外,在力学上必须处于平衡态,其平衡条件为B_φ（冕拱轴向磁场）=2B_θ（冕拱的环向场）,和气压梯度dp/dr大于零。若冕拱满足该力学平衡条件,则利用能量原理可得到该系统对腊肠扰动、扭曲扰动、螺旋扰动均是稳定的。      

中国微重力科学研究回顾与展望

微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律,以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代,兴起于80年代中后期,经过多年发展,目前已初具规模,在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了中国微重力科学研究的早期历程,评述了近年来中国微重力科学研究进展,特别是利用实践十号科学实验卫星、天宫二号空间实验室等空间平台开展的微重力科学与技术应用研究取得的最新成果,并对中国载人空间站时代微重力科学发展的前景予以瞻望,推动微重力科学与应用研究在中国的快速、可持续发展.      

超低轨道热层大气密度原位探测

超低轨道（VLEO）由于其轨道较低,在该轨道运行的航天器在对地观测、科学研究方面具有独特优势,但对该轨道的大气密度变化特性认知不足。在阐述国内外超低轨道大气密度原位探测发展历史及现状的基础上,总结了现有超低轨道大气密度原位探测技术,对中国超低轨道大气密度原位结果进行了初步分析和讨论。结果表明:在2020年10月空间环境平静期,250 km和350 km高度大气密度相差一个量级;升降轨期间,超低轨道大气密度每千米分别下降0.025×10-12 kg/m3和0.041×10-12 kg/m3,均小于模式值的0.5倍;北纬40°时,处于午夜的升轨段（约250 km）大气密度是处于正午的降轨段（约420 km）大气密度的11.2倍,高度的影响大于地方时的影响;不同纬度下,实测日均值和模式日均值的比值从高纬的0.49降为低纬的0.39,模式值偏大。在超低轨道上,实测值总体上比模式值小,可为大气物理研究和应用研究提供基础数据。      

孤立气泡生长过程的短时微重力落塔实验研究

利用中国科学院国家微重力实验室北京落塔提供的3.6s微重力时间开展了短时微重力条件下的池沸腾实验研究, 分析了微重力条件下孤立的单个气泡生长过程特征. 实验中采用掺杂磷的N型光滑硅片作为加热面(加热片尺寸10mm×10mm×0.5mm), 以含气率0.0046 (气液摩尔分数比)的FC-72作为工质, 利用恒流源对加热片通电加热. 通过对实验观测到的单个气泡生长图像及相应传热数据分析可知, 经典传热机制控制的气泡生长模型可以描述其早期特征. 相关模型中经验参数的拟合结果在文献报道的数值范围内, 表明重力对气泡生长早期影响较小, 但较大的气泡尺寸可以提供更准确的数值结果.