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#中国人首次进入自己的空间站# 【未来,中国空间站将成为怎样的“太空科研站”?】2021年7月23日,《国家科学评论》(National Science Review, NSR)采访了中国载人航天工程空间应用系统总指挥、中国科学院空间应用工程与技术中心主任、国际宇航科学院院士高铭。

“空间应用系统”负责中国空间站工程中的“科学”部分,是空间站中科学研究项目的主要规划和组织者。

从1994年开始,高铭就服务于中国载人航天的应用系统,从神舟系列载人飞船到中国空间站建设,她几乎参与了中国载人航天事业发展的全过程。在这次访谈中,她对中国空间站的科学目标、计划与愿景做了全方位的介绍与展望。

前人经验:和平号与国际空间站的科研实践

NSR:过去几十年中,各国科学家在和平号空间站、国际空间站上进行过几千项实验。主要是哪些实验?取得了什么重要成果?

高铭:和平号空间站从开始建造到最终坠毁,有15年的时间,根据官方的数据,有100多位航天员在和平号空间站工作过,总共进行了1700多项实验。

苏联利用和平号空间站在人体与生命科学研究、材料科学、地球观测等方面做了很多工作,在生物制药、新材料制备、矿产资源探测等方面也取得了一些重要成果。

国际空间站上开展的实验更多,覆盖学科领域更广,包括人体研究与生命科学研究、微重力物理科学、天文观测、地球观测,以及新技术开发验证等等,迄今已开展了3600多项研究,发表了3000多篇高水平论文并申请了大批专利,部分科技成果已经在地面获得了广泛应用。

具体来讲,国际空间站在生命体对微重力环境的响应机理、冷焰燃烧、玻色-爱因斯坦凝聚、暗物质探测等方面取得了一些重要科学发现;在太空3D打印、空间机器人、天地激光通信等空间技术方面取得了重要突破;在靶向药物和骨质疏松等药物研发、合成肌肉等新材料制备、地球二氧化碳含量测量等方面取得了重要进展并获得地面应用。国际空间站的研究及结果为我国空间站的科学研究规划提供了很好的参考。

NSR:我想这些实验至少可以在三个方面造福人类:一是帮助我们理解基础的物理学和宇宙学规律,二是通过生物医学、材料学等研究提升人类在地球上的生活质量,三是为人类未来走向深空而做一些知识和技术上的储备。

高铭:太空活动包括空间科学探索、空间技术开发和空间应用三个方面,而科学、技术和应用这三个方面是紧密联系、相辅相成的。

空间科学探索要着力研究宇宙起源与演化、物质本质规律等重大科学问题,取得新的科学发现,这不仅会加深我们对世界的理解和认知,还会推动相关技术进步。例如冷焰燃烧的发现将有助于我们改进燃油发动机设计、降低污染物排放。

空间技术开发的直接目标是增强太空探索活动能力,与此同时,技术成果也可应用于地面,改善人类的生活质量。例如,天地激光通信技术可以为建立全球高速通信网奠定基础。

空间应用是开展直接服务于地面应用的太空活动。例如,空间对地观测在全球气候变化监测、海洋和陆地环境保护等方面发挥了重要作用。

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中国空间站(CSS)与中国空间站工程巡天望远镜(CSST)的设计效果图(供图:中国科学院空间应用工程与技术中心)

中国空间站的科学理想

NSR:中国空间站规划了哪些科学研究?

高铭:在我们的整体规划中,在空间站的舱内会有超过20个实验柜;在三个舱段的外侧,会有3个大型载荷挂点和2个舱外暴露平台;此外,中国空间站工程巡天望远镜(CSST)将于2024年发射升空,它会与空间站保持一定的距离,共轨独立飞行,但是每隔两到三年,或者在需要的时候,它会停靠在空间站上,由航天员进行维护和升级。

我国空间站在空间生命科学与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学,以及空间新技术与应用等4个重要领域制定了系统的、长期的规划,将研制一大批科学研究设施,支持在轨开展1000余项研究项目。

空间生命科学与人体研究要深入研究空间环境各因素对生命体细胞、组织、器官等各层次的影响与作用机理,探索认知生命体太空生长发育与繁衍规律及人类太空长期生存面临的健康保障问题,并利用空间特殊环境发展创新的药物和医疗技术。

微重力物理科学主要研究物质运动的本质规律,建立空间高精度时间频率系统,进行广义相对论高精度检验、全球重力位测量等研究;实现100 pK超低温玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),开展极端条件下超冷原子物理、低温量子相变等基础前沿实验;开展多相流与相变传热、基础燃烧特性与机理、新材料空间制备等研究及应用。

天文与地球科学领域利用巡天光学望远镜、高能宇宙辐射探测设施等天文观测设施,开展长期深入的天文观测研究,研究暗物质与暗能量、宇宙线起源、宇宙形成与早期演化等重大问题;着眼全球气候变化等关系人类社会可持续发展,发展对地观测新技术和新体制。

空间新技术与应用领域要发展在轨制造与建造、空间机器人与自主系统、空间信息及精密测量等空间新技术,提升人类探索、开发与利用太空的能力。

NSR:这些项目是如何规划、确定的?是自顶向下的设计,还是自底向上的征集?

高铭:空间应用项目的规划采取了自顶向下和自底向上相结合的方式。我们首先建立了各个领域的专家组,通过专家组提议、研讨和设计提出顶层规划,再按照顶层规划广泛征集项目建议。

这些项目建议通过科学评估后,通过整合、凝练、提升,形成一系列研究计划。然后进行工程可实现性论证,通过反复讨论与迭代,形成空间站应用任务总体规划和工程实施方案。

空间站应用项目采取滚动征集、遴选和实施的机制。每两至三年按照规划进行一次项目征集,通过遴选的项目进入项目池,根据工程可实现性分别进入预先研究和工程立项阶段。通过预先研究,培育项目的实验方案和实验技术、优选实验样品,确保高质量项目在轨实施。

NSR:我国正在建设一个面向空间站的地面实验基地,可以进行您所说的项目前期培育。这个基地的建设情况如何?

高铭:这个地面实验基地位于怀柔科学城,目前已经基本建设完成,预计在年底投入使用。空间站地面实验基地非常重要,不仅可以开展前期的项目培育,在空间研究的前、中、后期都可发挥重要作用。

在项目上天之前,需要开展大量的地面实验来验证实验方案在空间中是否可行。地面实验基地通过提供与空间站环境类似的实验条件,使科学家们能够验证实验方法,确保未来的空间实验能够顺利开展。在空间实验进行过程中,实验基地可支持开展天地比对实验。在空间实验之后,实验基地可支持开展后续研究,以获得研究成果。

空间站和地面实验基地将形成一个天地协同的开放系统,为空间科学研究提供最好的实验条件。

NSR:“问天”和“梦天”这两个实验舱的建造进度如何?

高铭:我们计划在明年6月底前发射实验舱I“问天”,9月底前发射实验舱II“梦天”,届时,空间站组合体将建造完成。未来如果有需要,也可在这个基础上进行适当扩展。

NSR:首批三位航天员已经进入“天和”核心舱一个多月了,他们开始参与实验工作了吗?

高铭:首批航天员已经辅助开展了一些测试试验,例如高微重力实验柜实验装置的测试。我们在核心舱中安排了无容器材料科学实验柜和高微重力实验柜,未来航天员还将参与无容器材料科学实验的样品更换,以及高微重力实验项目的更多科学实验。

NSR:之后会有科学家进入空间站工作吗?

高铭:会的。在空间站中的航天员主要有三类,一类是航天驾驶员,一类是航天飞行工程师,还有一类是有科学研究背景的载荷专家。

首批三位航天员在科学实验方面可以进行一些人机协同的操作,包括我们之前说的更换样品、实验操作等。此外,他们还会作为工程师,承担一部分仪器维护、维修的工作。而且,他们还需要开展舱外操作,包括舱外设备安装与维护、巡天望远镜的维护等。

而载荷专家的工作主要就是科学研究,他们有空间实验相关的科学背景,可以根据空间实验条件和实验结果来灵活地调整实验设计,在空间站中更好地掌握实验进程。我国目前已经选拔了4位具有不同学科背景的载荷专家,正在航天员中心接受训练,会在空间站进入运营阶段之后陆续开始工作。

国际合作与未来规划

NSR:我国空间站会接收外国的航天员吗?

高铭:原则上是可以的。我国的载人航天一直都保持着对外开放、合作共赢的基本原则,愿意和其他国家进行合作。目前,已经有一些国家表达了这方面的需求,希望能在我们的空间站上继续进行空间科学研究。

NSR:中国空间站的国际合作情况如何?

高铭:我国的航天领域和欧空局、德宇航、意大利空间局等都有长期的合作关系。

之前在神舟八号飞船上,我们和德宇航进行了一次非常成功的合作,两国的科学家共同使用一个生物培养箱,进行了6项德方的实验、10项中方的实验,以及1项双方合作的研究。

现在的中国空间站项目中,我们和欧空局有10个合作项目正在进行,中欧科学家会利用双方的空间资源共同进行合作项目的空间研究。

2018年,我们和联合国外空司合作,公布了我国空间站的应用设施和资源条件,并向全世界科学家征集科研项目。我们收到了来自27个国家的42份项目申请,从中遴选出了第一批共9个国际合作项目,目前均已签署了合作协议。未来,与国内的项目征集类似,我们也会每两到三年滚动式地向国际征集新项目建议。

NSR:中国载人航天后续有哪些计划?

高铭:首先,我国空间站将运行十年以上,可以工作到2035年左右。与此同时,我们正在持续开展载人月球探测方案的深化论证,相关研究工作正稳步推进,不远的将来将会实现载人登月,长远的目标是建立月球基地。当然,在更加遥远的未来,我们也希望能将载人空间探测推向更加遥远的深空。

NSR:对于中国载人航天的未来发展,您有什么建议?

高铭:从上个世纪90年代开始,中国的载人航天工程已经有将近30年的发展历程。在这期间,我们形成了一套非常完整的工程组织管理和技术质量管理体系。

我认为在未来我们要更加注重科学问题导向,工程实现的过程要更加符合科学规律,以更好地获取科学成果。空间站已经到了应用的阶段,空间科学研究的价值和引领作用也会越来越得到重视。https://t.cn/A6MZetor

◎学佛好榜样—海贤老和尚

•老和尚的剃度师,传授给他无比殊胜的大法,就是【六字洪名,一直念去,心虚受益,自卑尊人】。六字洪名一直念去,没有第二念,念念都是阿弥陀佛,心里头没有妄想、没有杂念,他用真心念真言,阿弥陀佛是真言,真言当中的真言,一切真言都不能跟它相比。这是如来第一大法,因为这句名号总持一切诸佛名号,总持一切菩萨名号。诸佛名号是果地上的德号,菩萨名号是修行因地上的德号,因中有果,果中有因,所以阿弥陀佛名号里头,圆满总摄一切诸佛菩萨名号,念这一句全念到了,一个都不漏。又这一句名号,还总摄一切诸佛所学所修、所弘所传的一切经教。八万四千法门,无量法门,教理行果,在中国大乘五教、四教,圆满含摄,一样都没有漏掉。名号功德不可思议,所以只要你一直念去,念到大彻大悟,明心见性,跟释迦在菩提树下开悟,六祖能大师在五祖方丈室里面开悟,同一个境界。

•贤公老和尚用这个方法,帮助自己达到功夫成片、事一心不乱、理一心不乱。我们要问,多久的时间?我相信应该十几年他就完成了。换句话说,四十岁之前他就达到这个境界,为什么?一念专注。老人后头讲得好,【世间无难事,只怕心不专】,他把他的经验告诉我们,他的成就就是专注、专心。我们一般人修学很难,甚至于一辈子到死,心都没有专注,都是散乱的,这就非常可惜,不能往生。死了以后还是搞六道轮回,很可能还到人道来,到人道,有这个根遇著这个缘接著再干。但是一定要知道,不能把心里头的妄想杂念、分别执著放下,很难到极乐世界,这一点不能不知道。我们在生活工作、待人接物要练这个功夫,练放下,看破、放下,看破,事实真相明了了,我才能放下。

•确实像老和尚所说的,好好念佛,成佛是真的,其他全是假的,要记住这句话。假的要放下,假的不能放在心上,放在心上我们叫上大当;善的放在心上就是三善道,恶的放在心上就是三恶道,那是制造六道轮回。六道轮回是假的,没有,是我们善恶念头放在心上变现出来的,就这么回事情。为什么不把阿弥陀佛放在心上?为什么不把极乐世界放在心上?常常念《无量寿经》,常常想《无量寿经》,想经里面所讲的境界,那就是想极乐世界、想阿弥陀佛,你将来必定生极乐世界,必定见阿弥陀佛,没错,这真的。生到极乐世界,一切问题全解决了。

•所以【念佛是因,成佛是果】,这就是净业三福第三福的【发菩提心,深信因果】。所说的这个因果不是别的因果,发菩提心,一向专念,这是因,往生极乐世界,见阿弥陀佛,在极乐世界成佛,这是果。这后面有四句偈,提醒我们,【不参禅理,不研教,不解经咒,又何妨】。像贤老,不认识字,没有念过书,一生没有读过一部经,没有听过一次讲演,他对於经教禅理什么都不懂,他学佛怎么能成佛?这告诉我们,可以,走净土法门行。不参禅理、不研教,不解经咒又何妨,只要【信深,愿切】,一直念下去,【自然花开极乐邦】。这就是说净宗修行容易,这一句阿弥陀佛会念,三岁小孩都会念。怎么能往生?全在信深愿切。信深,决定没有怀疑。愿切,我只有这一个愿望,我一生只有一个愿,这个愿就是求生极乐世界,愿见阿弥陀佛,除这个之外我没有愿望。这一句佛号一直念下去,贤老和尚给我们做出最好的榜样,我们要相信,是自然花开极乐邦。

•贤公老和尚真想往生极乐世界,万缘放下,他在二十几岁就完成了。舍弃寿命,求佛带他往生,二十几岁条件就具足了。为什么他没去?不是他的意思,不是他贪恋这个世界,世界这么苦,有什么好贪恋的?阿弥陀佛嘱咐他,这个世界有灾难,众生很苦,要他住世时间长一点,帮助众生信佛念佛求生净土,给他这个任务,说他修得好,叫他住世表法。他接受了,他【能吃苦】,他【能持戒】,任劳任怨,慈悲到极处。他所受的这一切灾难是代众生受的,菩萨代众生苦,都表演在日常生活当中。修行无处不是道场,无时不是道场,普度众生,凡是看到他的人,见面向他请教的人,统统得度。

•喜欢跟人结缘,自己种植面积很大,收获很丰富,庙里头吃不了,这个小庙只有五个人(现在四个人),他没有拿去卖钱,他统统做布施。周边几个县市,围绕著来佛寺几个县市,贫民,很苦的人,他把他的食物送给大家,接受他供养恩惠的人成千上万,这是给我们做样子、做榜样。我们自己在这个世间,只要能吃饱穿暖,有个小房子遮蔽风雨足够了,多余的要帮助苦难众生,这是修真正的福慧,在极乐世界,在一切诸佛的化土,将来成佛之后,弘法利生得大自在。修行的秘诀就是【佛不离心,称不离口】,称是念佛,称名。不分昼夜,念累了休息,休息好了接着念。

•老和尚,影响老和尚的,早年母亲说了一句话,我把它补在此地。这个故事不必说,大家都知道。他母亲告诉他,【为人要和善宽厚,千万别做恶,别造罪】。这是看到他的八婶喜欢跟人吵架、打架,一天到晚生是非,三十二岁死的,死的那个样子很难看,决定堕地狱。所以叫他记住,这他亲眼看见的,可不能学她。为人要学和、善、宽、厚,要学这四个字。如果有傲慢、有嫉妒,无论是态度、言语,有意无意都跟人结了冤仇。现在你有势、你有钱,人家惹不起你,到你将来势力失掉之后,他会来报复。冤冤相报没完没了,只有遇到佛法,佛法帮你化解;如果遇不到佛法,永远报下去,真的是没完没了。而且这种报复愈演愈烈、愈演愈严重,最后决定是阿鼻地狱,所以双方都痛苦,何必?

•冤结一定要化解,特别是学佛的人,学佛的人对于这些遭难,毁谤、侮辱、陷害、障碍,不但我们要原谅他,我们还要感激他。为什么?让我们感到娑婆世界苦,因为苦,逼著我赶紧念佛到极乐世界去,他帮了忙。我们是用这个心态来看,怨恨没有了,报复不存在。所以他对我如是,我对他没有怨、没有恨、没有报复,我还感恩他。但是,不是真正被逼着求生极乐世界,那个麻烦了,他肯定有怨恨,肯定有报复,这个怨就结重了。所以真正学佛,确实可以帮助社会安定和谐。这几种情形,每个人在一生不知道遇到多少次,怎么会没有怨恨?怎么可能?唯有念佛人,他催着我,赶我到极乐世界去,不让我住在这个世界,好事,这不是坏事。只有念佛往生的他才会这么想,你对他再可恶,怎么样逼他,像歌利王割截身体,他也不怪你。这是什么?真正搞清楚、搞明白了,顺境逆境、善缘恶缘统统是往生极乐世界的增上缘。


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