沒有重力的真實燃燒什么樣

微重力科學是力學、物理學和生物學的新興交叉學科，主要研究在微重力環(huán)境中物質(zhì)的平衡和運動的規(guī)律，包括微重力流體物理(自然對流、多相流、復雜流體)、微重力燃燒科學、空間材料科學和空間基礎物理等。

在微重力環(huán)境中，由地球重力產(chǎn)生的浮力、沉淀、壓力梯度等過程基本消失，這就為微重力科學各學科領域的發(fā)展創(chuàng)造了極好的機遇，孕育了學術的重大突破。因為在微重力下出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新規(guī)律，能發(fā)現(xiàn)被重力掩蓋的現(xiàn)象和實質(zhì)，為人們深入認識流體、燃燒和物質(zhì)的本質(zhì)提供依據(jù)，改善地面上與人類生活密切的流體、燃燒和物質(zhì)特性。“實踐10號”將進行10項微重力科學空間實驗，它們具有重要科研價值。

比如，燃燒是當今世界大約85％的能源來源，但至今仍然缺乏完整的燃燒過程理論，這也是現(xiàn)在的燃燒過程對環(huán)境構成污染難以破解的重要原因。燃燒通常產(chǎn)生熱氣，在重力作用下產(chǎn)生浮力驅(qū)動沒有燃燒的燃料、氧化劑和燃燒產(chǎn)物的混合物上升流動。沉淀是另一個重力引起的現(xiàn)象，使密度不同的物質(zhì)顯著分層。微重力燃燒科學研究的目標是增進對燃燒基本原理受重力影響的了解，增進對地面上燃燒的認識。因為在微重力環(huán)境中沒有浮力引起的流動和沉淀，排除了浮力引起的對流和沉淀引起的分層，燃料可平靜均勻地混合在一起，能夠?qū)θ紵^程進行詳細觀測，研究被重力掩蓋了的真實燃燒現(xiàn)象,這將有助于燃燒效率的提高，以及污染、大氣變化、全球變暖、火災等問題的解決。提高燃燒效率對社會影響是巨大的，石油燃燒效率每提高1％，全球每年就可節(jié)省幾億桶石油。

“實踐10號”上的空間材料生長研究實驗，用于研究微重力環(huán)境下晶體生長和凝固過程，理解材料從熔體中形成的界面動力學，為改善地面晶體生長工藝奠定基礎。通過微重力環(huán)境抑制溶質(zhì)對流，獲得地面重力場中難以生長的高質(zhì)量材料，服務國家戰(zhàn)略需求與發(fā)展。

在軌培養(yǎng)小鼠早期胚胎成長

空間生命科學研究地球生物包括人類進入空間后，在空間特殊條件下的生存、變化和適應等問題，揭示太空環(huán)境對重要生命現(xiàn)象及生命過程的作用與影響，從而增進對生命起源、生命現(xiàn)象和本質(zhì)以及生命活動基本規(guī)律的認識，為發(fā)展地基生物技術提供理論依據(jù)，并為改善人長期在太空生活質(zhì)量提供依據(jù)。

“實踐10號”上的空間環(huán)境對家蠶發(fā)育影響與變異機理研究實驗，是在軌培養(yǎng)家蠶生物樣品，開展家蠶發(fā)育、基因和蛋白質(zhì)表達等方面的研究，在理論上闡明空間環(huán)境中家蠶突變產(chǎn)生頻率和機理、行為改變程度。

如微重力條件下哺乳動物早期胚胎發(fā)育研究實驗，是在軌培養(yǎng)完成小鼠胚胎樣品，它以小鼠早期胚胎為研究對象，通過研究太空環(huán)境對哺乳動物早期胚胎生長發(fā)育的影響，揭示空間環(huán)境條件下動物早期生命活動規(guī)律，為未來長期太空飛行中保障人類生殖發(fā)育健康提供科學依據(jù)。

空間輻射與微重力是不可避免的兩大空間環(huán)境因素，對生命的影響極為重要。植物種子的變異篩選和新種的發(fā)現(xiàn)是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的關鍵,將植物種子帶到太空，在太空進行多種實驗后帶回地面，經(jīng)過幾代繁殖、觀察，尋找新的有益的突變類型，能培植糧食、蔬菜、果樹和其它農(nóng)作物新品種。

延伸閱讀

我國返回式衛(wèi)星知多少

我國是世界上第三個掌握返回式衛(wèi)星技術的國家。在發(fā)射“實踐10號”之前，我國已先后成功發(fā)射了23顆返回式衛(wèi)星，成功回收了22顆。它們分為6種型號，即返回式衛(wèi)星0號、1號、2號、3號、4號和實踐8號。

其中，返回式衛(wèi)星0號是第一代國土普查衛(wèi)星；返回式衛(wèi)星1號是第一代攝影測繪衛(wèi)星；返回式衛(wèi)星2號是第二代國土普查衛(wèi)星；返回式衛(wèi)星3號是第二代攝影測繪衛(wèi)星，用于高精度攝影測繪，其測繪精度比第一代有較大的提高；返回式衛(wèi)星4號是第一代國土詳查衛(wèi)星；實踐8號是太空育種衛(wèi)星。

目前，航天工程師還在研制可重復使用的返回式衛(wèi)星，目的是減少空間科學實驗的成本，如果成功，前景十分廣闊。