中国返回式卫星与空间科学实验

中国返回式卫星发展至今已有30 多年, 共发射了23 颗返回式卫星. 在多次返回式卫星任务中成功进行了大量的空间科学和技术实验. 本文首先概要介绍了中国返回式卫星的发展情况、技术特点、在返回式卫星上进行的空间科学实验情况; 其次, 介绍了卫星平台对有效载荷可提供的环境条件、服务支持以及载荷设备研制与卫星技术流程之间的匹配关系和接口要求; 最后, 对卫星平台的技术发展趋势与应用前景进行了展望.      

微重力池沸腾传热研究

对利用中国返回式卫星搭载开展的两次微重力池沸腾空间实验及地基常重力和落塔短时微重力实验的结果进行了评述. 研究发现微重力时丝状加热器沸腾传热会略有强化, 而平板加热器则在高热流条件下明显恶化. 微重力时, 气泡脱落前存在沿加热面的横向运动, 加剧了相邻气泡间的合并, 合并气泡会在其表面振荡作用下从加热面脱落. Marangoni 效应对于微重力气泡行为有重要影响.      

The declined phosphorylation of Heat shock protein 27 in rat cardiac muscle after hindlimb unloading

Hindlimb unloading can induce the cardiac atrophy and diminished cardiac function, however, the mechanisms responsible for which remain elusive. The chronic volume unloading of heart, which decreases the local mechanical stress, may lead to cardiac atrophy after hindlimb unloading. Many studies showed that integrin signaling, p38 MAPK, Heat shock protein 27 and cytoskeleton involved in the hypertrophic growth induced by mechanical stress. However, the mechanisms responsible for cardiac atrophy after hindlimb unloading are still unclear. In this study, we used the tail-suspended, hindlimb unloading rat model to simulate the effects of microgravity. Western blot analysis was used to detect the protein expression of Heat shock protein 27, focal adhesion kinase, p38 MAPK and their phosphorylation levels in rat cardiac muscle after 14d hindlimb unloading. The results showed that the phosphorylation levels of both Heat shock protein 27 and p38 MAPK were decreased significantly in rat cardiac muscle after hindlimb unloading. However, the phosphorylation level of focal adhesion kinase was not decreased significantly. The results suggested that Heat shock protein 27, the downstream of p38 MAPK, might play a critical role in the cardiac atrophy in response to simulated microgravity induced by hindlimb unloading.     

DMFC内部气液两相流动与电性能的短时落塔实验研究

利用国家微重力实验室落塔提供的短时微重力实验环境,对常重力和微重力条件下直接甲醇燃料电池(DMFC)内部的气液两相流动形态和相应电性能等的影响进行了实验研究,发现在微重力条件下,DMFC阳极流道内CO₂气泡速度很小,气泡尺寸随着时间的推移而不断长大,甚至堵塞流道;流道堵塞现象随电流增大而急剧强化.电性能曲线显示,在浓差极化区存在显著的重力效应,电性能的恶化随浓差极化程度的加强而增大.      

LED光谱对模拟空间培养箱中植物生长发育的影响

通过研究在空间植物培养箱中利用LED作为光源对植物生长发育的作用, 并以荧光灯作为对照, 评估LED光源在空间植物培养中的优缺点, 可为中国即将在空间实验室天宫二 号和空间站中开展的高等植物生长实验提供参考. 利用不同比例的红光与白光LED组合光源, 研究光谱组成(红蓝光比例)、光照强度、光周期和气体流通等条件对于模拟空间 植物培养箱中拟南芥和水稻生长发育的影响. 结果表明, 与荧光灯相比, 红蓝光比例高的LED会导致拟南芥提早开花和水稻叶片的早衰. 红蓝光峰值比在3.9左右时, 拟南芥 和水稻生长最为有利; 红蓝光峰值比超过16则明显抑制拟南芥和水稻的生长, 导致叶片早衰. 另外, 在密闭培养箱中, 光强小于150μmol·m-2·s-1时, 增加光照强度可以部分抵消气体流通不足导致拟南芥植物生长的抑制, 而光照强度大 于150μmol·m-2·s-1时, 光强越大拟南芥的生长发育受到抑制越严重. 水稻对密闭培养环境中高光强的耐受性明显好于拟南芥. 因此, 在设计空间植物培养箱的LED光照系统时, 红蓝光的比例选择是关键, 此外还需综合考虑空间微重力条件下气体对流变化影响植物对光的反应.      

微重力煤粉燃烧实验装置的研制

介绍了一种空间煤粉燃烧实验装置, 用于研究微重力条件下煤粉颗粒群的热解、气化、着火、挥发的析出与焦碳燃烧及其燃尽等燃烧特性. 采用间断式喷入方式, 当炉膛内温度达到设定值时, 将煤粉通过一定氧气比例的空气喷入, 观察并记录煤粉在炉膛中的燃烧过程. 燃烧完成之后, 测量燃烧产物中的气体成分和含量. 给出了利用该装置在地面进行煤粉燃烧实验的结果. 详细介绍了该实验装置的系统构成、工作原理、工作过程, 并提出了进一步改进的方案.      

失重飞机搭载气 /液两相流实验研究

利用俄罗斯IL-76MDK失重飞机对失重条件下方形截面(12mm×12mm)管道内气/液两相流动进行了实验研究,观测到失重条件下气/液两相泡状流、弹状流和环状流等三种主要流型,同时得到了气、液两相介质的流量、温度和实验段内压力等结果,分析了失重条件下方形截面管道内气/液两相流型转换的条件.      

微重力落塔试验技术及其应用（Ⅰ）

落塔试验是开展微重力研究的有效手段之一。本文研究落塔试验技术中最关键的问题之一：微重力水平的控制问题。     

Experimental and numerical analysis of non-symmetric breakage of liquid columns in an axial gravitational field rotating around an eccentric axis

An experiment in microgravity conditions aboard the TEXUS-23 mission was performed to obtain the deformation up to breakage of a cylindrical liquid column in isorotation around an eccentric axis. In previous work, breakage rotation speed was predicted by a numerical method. This method was validated by comparison with analytical and experimental results. The non-symmetric breakage of the liquid column observed in the experiment, however, was not explained by the combined effect of rotation and eccentricity.