亞洲首個電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置啟動新一輪科學(xué)實(shí)驗(yàn)

來源：當(dāng)代先鋒網(wǎng)
發(fā)布時間：2025-11-01 09:23:07

電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置。中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心供圖

　　近日，由中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研制建設(shè)的亞洲首個電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置啟動新一輪科學(xué)實(shí)驗(yàn)，為揭秘微重力環(huán)境下部分科學(xué)現(xiàn)象提供新的路徑。

　　所謂微重力，是指一個物體所處環(huán)境中有效重力遠(yuǎn)小于地球表面重力，處于近乎失重的狀態(tài)?！拔⒅亓l件下的很多現(xiàn)象，都和在常規(guī)重力下的情況不一樣。比如，微重力條件下我們可以明顯看到火焰的模樣呈環(huán)狀，頂部外圍是一圈淡藍(lán)色?！敝袊茖W(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高級工程師王喆介紹，電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置就是通過電磁彈射的方式，在地面上模擬微重力環(huán)境，為不同學(xué)科的微重力實(shí)驗(yàn)提供平臺。

　　“電磁彈射裝置的工作過程，像一個特別刺激的‘跳樓機(jī)’，能將實(shí)驗(yàn)艙以高速彈射出去?！蓖鯁凑f，“在這一過程中，實(shí)驗(yàn)載荷會經(jīng)歷一個短暫的微重力環(huán)境，為科研人員提供實(shí)驗(yàn)窗口?！?/p>

　　搭載電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置的塔樓，外塔高度約44米，塔內(nèi)鋼體高約40米，鋼體內(nèi)三角結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌往上延伸，兩列紅色直線電機(jī)清晰可見，中間正是裝載實(shí)驗(yàn)載荷的實(shí)驗(yàn)艙?！把b置內(nèi)直線電機(jī)提供電磁驅(qū)動力，將實(shí)驗(yàn)艙垂直彈射出去，在自由上升和降落過程中各有2秒的微重力時間，有效微重力時間可以達(dá)到4秒。此外，該裝置也可模擬月球、火星等低重力環(huán)境?！蓖鯁凑f，就這樣，太空中的重力環(huán)境被“搬”到地球。

　　“這一過程全程可控，在實(shí)驗(yàn)艙降落的時候，我們會把實(shí)驗(yàn)載荷的過載壓下來，確保實(shí)驗(yàn)載荷完好無損。”王喆播放了一段近期開展的生物科學(xué)微重力實(shí)驗(yàn)視頻，只見實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)6只注射了藥物的小白鼠，在2小時內(nèi)進(jìn)行了22次微重力實(shí)驗(yàn)后仍然活蹦亂跳。

　　與傳統(tǒng)微重力實(shí)驗(yàn)裝置相比，電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置在微/低重力環(huán)境模擬精度、實(shí)驗(yàn)效率、實(shí)驗(yàn)載荷強(qiáng)度要求、實(shí)驗(yàn)成本等方面具有較大優(yōu)勢。王喆舉例說：“傳統(tǒng)的落塔裝置一天只能進(jìn)行兩三次實(shí)驗(yàn)，但電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置在10分鐘內(nèi)就能啟動第二次實(shí)驗(yàn)?！?/p>

　　高水平的微重力環(huán)境，對裝置的精度要求極高。裝置建設(shè)過程中，科研團(tuán)隊(duì)圍繞兩列電機(jī)同步控制等難點(diǎn)攻關(guān)?！叭绻麅闪须姍C(jī)不同步，實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)載荷就會處于波動狀態(tài)，微重力水平會大大降低?！蓖鯁凑f。

　　電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置自2023年7月啟動試運(yùn)行以來，至今已完成流體物理、燃燒科學(xué)等6類300余次微/低重力實(shí)驗(yàn)。

　　“目前，我們已對接并計(jì)劃開展1000余次微重力、月球重力和火星重力實(shí)驗(yàn)，為重要科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)服務(wù)，為載人航天、深空探測等重大工程提供技術(shù)支撐。”王喆對裝置的未來應(yīng)用充滿信心。

　　電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置。中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心供圖

　　所謂微重力，是指一個物體所處環(huán)境中有效重力遠(yuǎn)小于地球表面重力，處于近乎失重的狀態(tài)?！拔⒅亓l件下的很多現(xiàn)象，都和在常規(guī)重力下的情況不一樣。比如，微重力條件下我們可以明顯看到火焰的模樣呈環(huán)狀，頂部外圍是一圈淡藍(lán)色。”中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高級工程師王喆介紹，電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置就是通過電磁彈射的方式，在地面上模擬微重力環(huán)境，為不同學(xué)科的微重力實(shí)驗(yàn)提供平臺。

　　搭載電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置的塔樓，外塔高度約44米，塔內(nèi)鋼體高約40米，鋼體內(nèi)三角結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌往上延伸，兩列紅色直線電機(jī)清晰可見，中間正是裝載實(shí)驗(yàn)載荷的實(shí)驗(yàn)艙?！把b置內(nèi)直線電機(jī)提供電磁驅(qū)動力，將實(shí)驗(yàn)艙垂直彈射出去，在自由上升和降落過程中各有2秒的微重力時間，有效微重力時間可以達(dá)到4秒。此外，該裝置也可模擬月球、火星等低重力環(huán)境。”王喆說，就這樣，太空中的重力環(huán)境被“搬”到地球。

　　“這一過程全程可控，在實(shí)驗(yàn)艙降落的時候，我們會把實(shí)驗(yàn)載荷的過載壓下來，確保實(shí)驗(yàn)載荷完好無損?！蓖鯁床シ帕艘欢谓陂_展的生物科學(xué)微重力實(shí)驗(yàn)視頻，只見實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)6只注射了藥物的小白鼠，在2小時內(nèi)進(jìn)行了22次微重力實(shí)驗(yàn)后仍然活蹦亂跳。

　　高水平的微重力環(huán)境，對裝置的精度要求極高。裝置建設(shè)過程中，科研團(tuán)隊(duì)圍繞兩列電機(jī)同步控制等難點(diǎn)攻關(guān)。“如果兩列電機(jī)不同步，實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)載荷就會處于波動狀態(tài)，微重力水平會大大降低?！蓖鯁凑f。

　　電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置自2023年7月啟動試運(yùn)行以來，至今已完成流體物理、燃燒科學(xué)等6類300余次微/低重力實(shí)驗(yàn)。

　　“目前，我們已對接并計(jì)劃開展1000余次微重力、月球重力和火星重力實(shí)驗(yàn)，為重要科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)服務(wù)，為載人航天、深空探測等重大工程提供技術(shù)支撐?！蓖鯁磳ρb置的未來應(yīng)用充滿信心。

來源人民日報(bào)

編輯高鑫

二審楊韜

三審田旻佳