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中央纪委国家监委网站范丽娜

装置简介：空间环境地面模拟装置是航天技术和空间科学领域的基础科学研究平台，包括空间综合环境模拟与研究系统、空间磁环境模拟与研究系统、空间等离子体环境模拟与研究系统、数值模拟和中央监控系统、建筑安装工程以及配套的公共设施可以为研究空间环境与材料、装置、生命体之间的相互作用提供重要支撑。 全面认识空间环境综合因素对物质的作用和影响具有重要意义。 该装置由哈尔滨工业大学和中国航天科技集团公司共同建设。 图为部分300MeV质子重离子加速器。 （哈尔滨工业大学供图）

系统级综合辐照试验箱。范丽娜摄

工人们在现场安装调试设备。范丽娜 摄

空间综合环境模拟系统的低温系统。 （哈尔滨工业大学供图）

10月31日，在南海之滨的海南文昌航天发射场，梦天号实验舱成功发射入轨，标志着中国空间站建设收官之战。 如今，神舟十四号航天员已顺利入驻梦天实验舱半个多月。

在我国最北端的黑龙江省，一座能够综合模拟多种空间环境因素、具有国际领先水平的“地面空间站”——空间环境地面模拟装置，即将建成并投入试运行。

为什么要建设这个被称为“地面空间站”的国家重大科技基础设施，它与真正的空间实验室有何不同？ 它的建成运行对我国航天事业和空间科学探测能力的发展有何贡献？

近日，记者来到哈尔滨工业大学一探究竟。

在地面模拟九类空间环境因素

太空实验不再“难登天”

造型新颖的建筑、炫酷的“刷眼”识别……前往“地面空间站”前，记者“脑补”了各种场景。 但当记者来到位于黑龙江省哈尔滨市的“大科学工程”园区现场时，发现“地面空间站”与想象中的完全不同：园区内约有50个足球场那么大，有五栋“一大四小”楼。 普通实验楼，“一大”是指空间综合环境实验楼，“四小”是指空间等离子体科学实验楼、空间磁环境科学实验楼、动物训练室和动力中心。

然而，这栋外表普通的实验楼却很有“内涵”。

马国良，哈尔滨工业大学空间环境与物理科学研究所党委委员，空间环境地面模拟装置装置离子辐照研究系统设计者。 跟随他的脚步，记者首先来到了航天综合环境实验楼一层的综合环境模拟系统。 在这里，赫然矗立着一只巨大的白色怪物。

“这是一个模拟月球表面环境的装置，有了它，科学家们可以在家门口研究月尘物理和探月工程。” 马国良告诉记者，这个庞然大物只是“地面空间站”上的众多设备之一。

记者了解到，空间环境地面模拟装置是在地球上建造一个与真实空间环境相似的“地面空间站”，相当于把空间站“搬”到地球上。 该装置早在2005年就开始研究、分析和系统论证，经过相关领域科学家和有关部门的反复论证和审慎决策，于2017年底开工建设，现已基本建成，即将全面建成试运行到今年年底。

李立毅，哈尔滨工业大学空间环境与材料科学研究所院长，特种电机、特种电磁装置领域专家，空间环境地面模拟装置常务副总工程师、常务副总工程师. 记者见到他时，他身穿格子衬衫，身材瘦削，略显疲惫，但谈及“地面空间站”时，却一副充满电的样子。

“规模大、环境要素全、参数范围广、功能强。” 李立毅用这几个字概括了这个超空间环境模拟实验室的特点。 他告诉记者，该装置可以综合模拟九类空间环境因素，如专用装置空间辐照与辐射耦合效应实验条件、多因素空间环境对航天材料的影响实验条件、多因素空间环境生命科学实验条件等。等，可以创造出地球上不存在的空间或行星表面环境，如零磁、弱磁、微重力、高低温、原子氧、真空等。

如何更好地保护宇航员在舱外工作时的生命安全，如何提高航天器的使用寿命……未来，很多需要在太空进行的实验都可以在这里完成。 “届时，科学家开展太空实验将不再是‘难登天际’。” 李立毅说，不仅如此，随着二期工程的进一步推进，未来宇航员可以在这里体验和适应月球、火星等星球的环境。 表面环境。

科研与建设同步推进

不断攻克关键核心技术

空间等离子体科学实验楼内，两座直径5米、长10.5米、长6米的大型真空模拟舱傲然矗立。

“这是空间等离子体环境模拟系统的主要设备，其中一台用于模拟研究距离地球表面100公里与太阳之间的空间环境。该区域99.99%以上的可见物质存在于一个等离子状态。另一个是用来模拟和研究距离地表20公里到100公里之间的空域环境。” 空间等离子体环境模拟系统副研究员金成钢指着这两个“大家伙”告诉记者。

据介绍，航天器在等离子体海洋中航行，等离子体的分布和演化对航天器的服役有着重要影响。 “空间等离子体环境模拟系统可用于研究磁场重联、波粒相互作用等影响空间等离子体环境的关键物理过程，以及被列为十大问题之一的通信中断问题。在航天领域。” 为方便记者了解，金成钢进一步解释。

这两个“大家伙”来之不易。 “等离子装置各设备之间的接口关系非常复杂，开工以来，仅我们就召开了700多次接口技术协调会。” 金成刚叹了口气。 瞬态大电磁力冲击下的运动支撑、大电流分流汇聚等多项关键技术。”试运行后，将在国际上首次实现三维地球磁层空间等离子环境模拟。”

不难想象，建造这个包罗万象的“地面空间站”并非易事。 整个装置的功能设计，小到每颗螺丝的材质，无不蕴含着设计师和科技工作者的巧妙构思。

记者发现，在航天综合环境实验楼的辐射区域内，最薄的墙体有1米多厚，最厚的墙体有3米多。 “这是一面防辐射墙，这样设计主要是为了满足加速器运行时对辐射防护的特殊要求。” 马国良告诉记者。

在这座实验楼内，有系统级综合辐照试验舱、月球尘埃舱、火星尘埃舱、高速尘埃舱四个巨大的金属装置。 有内涵”。 “这是空间综合环境模拟子系统，用于模拟太阳系真空、高低温、太阳和紫外电子辐射、电子和质子辐射、月尘等六大典型环境因子以及火星尘埃等。”空间综合环境模拟系统副研究员李丽芳说。

》模拟最多空间环境因素的系统级综合辐照试验舱，首个可实现动态月尘充正负电荷的大型月球多因素极端环境模拟器——月尘舱，直流喷射低压风隧道——火星尘埃舱，空间微纳米尘埃最高速度可达70km/s的高速尘舱……”李丽芳对太空综合环境模拟的“宝贝”非常熟悉系统。 据介绍，这些装置配备先进的原位检测仪器，可实现舱内实时在线动态测量。

“这离不开科研人员几年、甚至几十年的科学研究。” 李丽芳透露，空间综合环境模拟系统将为我国载人航天、深空探测、空间站建设等重大工程提供世界领先的科研成果。 平台和模型产品测试标定环境，解决高性能航天材料和器件的“卡脖子”问题，保障航天器在轨高可靠性和长寿命。

“这是一个由射频屏蔽层、有源补偿线圈组和七层电磁屏蔽层组成的娃娃状结构，可以实现内部接近零磁的空间环境。” 在空间磁环境科学实验楼，何金银喜副研究员告诉记者，该实验室是模拟地面低磁、零磁环境。 “我们所处的环境是大约5万纳特斯拉的地球磁场，目前整个设备的静磁场已经被抑制到0.2纳特斯拉以下，未来我们将进一步突破这个指标，着眼于材料、设备、航天器的变化，以及长期停留在空间站磁场中对人体的影响。”

“‘地面空间站’项目具有科研与工程建设并重的特点，科研探索始终贯穿于建设过程中，需要不断研究、不断调试、不断完善，有一些前沿问题需要解决。”世所罕见，“钢牙啃硬骨之气，反复研究试验。”说起施工过程中遇到的困难，李立义感慨万千。

“国家需要就是努力方向”

为航天强国建设提供支撑

“梦天”飞上天液压万能试验机功率，“天工”梦想成真。 近年来，我国载人航天领域取得了很大成绩。 那么，为什么要在地面上建造“空间站”呢？

据介绍，太空空间站是长期进行空间科学研究和实验的基地。 由于空间站轨道存在与地面完全不同的极端环境，如极端粒子辐射、微重力环境等，对物质的演化和功能有着特殊的影响。 “开展太空实验，不仅有助于我们认识宇宙的起源，揭示物质的本质和运动规律，也有助于我们探索甚至遨游星海。”李立毅说。

但空间站轨道实际环境是一个不断变化、动态变化的综合环境，会受到太阳、地磁等自然环境的干扰。 这给从理论上开展空间环境条件下物质演化规律及相关演化性质的研究带来了困扰。 此外，在空间站上开展相应的研究还有很多其他困难。 比如，很多仪器设备不能“搬”上太空； 一些大型设备、材料和物质需要付出巨大的成本和代价； 只有少数宇航员科学家能够前往空间站进行实验操作......

“因此，建设能够模拟不同空间环境因素的‘地面空间站’具有重要意义。” 李立毅表示，在环境模拟设备上设计安装先进的分析研究设备尤为重要，为空间的系统化、深度化发展提供保障。 为开展极端环境模拟和物质演化行为研究提供便利，“地面空间站”将成为空间科学、航天技术和材料科学领域最先进的技术研究和工程应用平台。

“国家的需要就是努力的方向”。 李立毅告诉记者，航天梦是强国梦的重要组成部分，该装置将为我国航天强国建设提供重要支撑。

据他介绍，依托在轨“天宫”和空间环境地面模拟装置等，将建成空间在轨实验、地面模拟实验、计算机数值模拟“三位一体”。 国家空间环境与物质相互作用研究体系，为航天发展和空间探索提供保障。 不仅如此液压万能试验机功率，未来“地面空间站”还将在脑科学、生命健康、高端仪器研发等领域发挥广泛作用。

从构想到现实，一路走来，许多科技工作者一直在努力：为了让零磁空间环境系统的数据更加准确、准确，自启动以来的这五年里，装置的搭建，科研人员只能在每天清晨进行测试，因为那个时候电网功率最低，影响最小，数据最准确； 面对部分进口元器件的“卡壳”，科研人员日夜奋战，终于实现了自主设计研发……

“装置建设的外溢效应非常明显，围绕空间环境模拟的多项关键技术在建设需求的带动下取得了突破，我们申请了120多项国际国内发明专利。” 李立毅告诉记者，国内外科学家都迫不及待地想进入“地面空间站”开展科学实验。 目前，国内外已有110余所高校和科研院所与该设备签订了用户协议。

星空浩瀚，探索无止境。 党的二十大报告强调要加快航天强国建设。 “我们充满期待，充满信心！” 李立毅说道。