微重力又稱(chēng)為零重力,不是由地球的引力產(chǎn)生的,而是由于太空殘余大氣等因素造成的。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),應(yīng)是“零重量”而不是零重力。

最近美國(guó)航宇局的科學(xué)家對(duì)微重力環(huán)境下了一個(gè)比較科學(xué)的定義:微重力環(huán)境是指在重力的作用下,系統(tǒng)的表觀重量遠(yuǎn)小于其實(shí)際重量的環(huán)境。目前產(chǎn)生微重力環(huán)境最常用的方法有4種:落塔、飛機(jī)、火箭和航天器。

中文名

微重力

外文名

microgravity

別名

零重力

適用領(lǐng)域

太空材料加工;燃燒與微重力

舉例

太空環(huán)境

產(chǎn)生方法

落塔、飛機(jī)、火箭和航天器

定義

微重力是指重力或其它的外力引起的加速度不超過(guò)10e-5~10e-4g。太空環(huán)境就是微重力環(huán)境。

現(xiàn)象

由于太空和地球表面環(huán)境有很大的不同,地球表面為1G重力環(huán)境,而太空處于真空狀態(tài)。在太空生活與工作的航天員,由于要長(zhǎng)期處于這種微重力環(huán)境,吃、穿、住、行等都要適應(yīng)這種狀態(tài)。航天員醫(yī)學(xué)監(jiān)督醫(yī)學(xué)保障研究室主任李勇枝告訴記者,在微重力環(huán)境中,你會(huì)有完全不同于地面的感覺(jué)。由于缺乏重力,航天員最先感覺(jué)到的就是身體是飄浮的。飛船艙內(nèi)的東西,如果不用帶子固定,都要飄著。航天員要想行走,只能用雙手推拉艙壁來(lái)幫助身體移動(dòng)。若是在艙外,則需要用特制的出艙活動(dòng)裝置來(lái)幫助航天員“走動(dòng)”。在缺乏重力的情況下,人身體上所有與重力有關(guān)的感受器都發(fā)生了變化。四肢已感覺(jué)不到重量,人體感覺(jué)不到頭部的活動(dòng)。這種異常的感覺(jué)使航天員造成定向錯(cuò)覺(jué),當(dāng)用手推拉航天器艙壁時(shí),感覺(jué)不到自己是前后運(yùn)動(dòng),而是會(huì)認(rèn)為航天器在前后運(yùn)動(dòng),自己是靜止不動(dòng)的。非常有意思的是,在微重力環(huán)境下,航天員們個(gè)個(gè)‘武功’大增,他們可以輕松地做許多在地面很難完成甚至不可能完成的動(dòng)作。如用一個(gè)指頭拿大鼎、隨意做各種翻滾動(dòng)作等。這種微重力環(huán)境會(huì)使航天員出現(xiàn)頭暈、目眩、惡心、困倦等癥狀,對(duì)體內(nèi)器官會(huì)造成影響。航天員一旦進(jìn)入微重力狀態(tài),由于缺乏重力的向下吸引,全身體液會(huì)向上半身和頭部轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)頸部靜脈鼓脹,臉變得虛胖,鼻腔和鼻竇充血,鼻子不通氣。而體液的轉(zhuǎn)移會(huì)使航天員出現(xiàn)血漿容積減少,血液濃縮,導(dǎo)致貧血。微重力環(huán)境對(duì)于人體的肌肉、骨骼也有一定的影響。目前世界各國(guó)已進(jìn)行了大量的研究,并采取了一定的防護(hù)措施,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),有些已取得明顯的效果,但有的病癥目前還不能有效解決。需要進(jìn)一步地去探索和研究。微重力的值通常為地面重力的萬(wàn)分之一,10-4g。

實(shí)現(xiàn)方法

在地面獲得微重力(mg)的手段主要有落塔或落井((1~10)s的mg時(shí)間,(10e-4~10e-6)g的mg水平)、拋物線(xiàn)飛行的飛機(jī)(20s左右的mg時(shí)間,10e-2左右的mg水平)以及各種空間飛行器(數(shù)天~數(shù)年的mg時(shí)間,10e-4g的mg水平)。

比如美國(guó)NASA GRC的2.2s落塔和5.18s落井,德國(guó)ZARM的4.74s落塔,日本JAMIC的10s落井和MGLAB的4.5s落塔,中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所的2s落塔,中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室的3.60s落塔;實(shí)驗(yàn)飛機(jī)主要有美國(guó)的KC-135,法國(guó)的A-300,日本的MU-300等;探空火箭主要有美國(guó)的Black Brant,德國(guó)的TEXUS,日本的TR-1A等;空間飛行器主要有美國(guó)的航天飛機(jī)和空間實(shí)驗(yàn)室,俄羅斯已墜毀的和平號(hào)空間站(Mir)。

美國(guó)航宇局有多座用于產(chǎn)生微重力環(huán)境的落塔。這些落塔雖然結(jié)構(gòu)各異,但產(chǎn)生微重力的原理都相似。世界上最長(zhǎng)的落塔是日本人建造的,長(zhǎng)490米,是用一座廢舊的礦井改建而成,可產(chǎn)10秒的低重力。這是目前在地面用落塔產(chǎn)生低重力的最長(zhǎng)時(shí)間。

用飛機(jī)作拋物線(xiàn)飛行可產(chǎn)生30秒左右的低重力環(huán)境。所謂拋物線(xiàn)飛行是飛機(jī)先以45o角迅速爬高(稱(chēng)急升段),然后改為平飛(稱(chēng)平飛段),最后又以45o角下降(稱(chēng)下降段)。飛機(jī)在急升段和下降段,飛行員和參加實(shí)驗(yàn)的人員可受到2g加速度的作用,而在平飛段可體驗(yàn)到30秒鐘的低重力環(huán)境。

用高空探測(cè)火箭也能產(chǎn)生幾分鐘的微重力環(huán)境?;鸺l(fā)射以后,先是以高加速度向上爬升,到達(dá)一定高度后有效載荷艙與火箭分離;然后有效載荷艙作慣性飛行,這相當(dāng)于一種拋物線(xiàn)彈道飛行;最后再入大氣層、減速和著陸。在有效載荷艙慣性飛行期間產(chǎn)生微重力環(huán)境。

在地球軌道上運(yùn)行的航天器是產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間微重力環(huán)境的理想工具。當(dāng)航天器在320千米高的軌道上運(yùn)行的時(shí)候,受兩種力的作用:一種是重力,將航天器往地心拽,另一種是離心力或慣性力,它由于航天器繞地球運(yùn)行而產(chǎn)生,與重力的方向相反,重力與離心力相互抵消,因而產(chǎn)生微重力。

微重力應(yīng)用

太空材料加工

在太空材料加工方面主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:

1.晶體生長(zhǎng)——包括以下三種類(lèi)型:

a.熔體生長(zhǎng)

b.汽相生長(zhǎng)

c.溶液晶體生長(zhǎng)

2.金屬與合金

3.復(fù)合材料

4.玻璃

燃燒與微重力

燃燒這個(gè)詞所表達(dá)的是化學(xué)反應(yīng)物之間強(qiáng)烈放熱反應(yīng)引發(fā)火焰的現(xiàn)象。很多時(shí)候人們通過(guò)判斷其狀況(如位置、形狀、火勢(shì)等),也有不發(fā)光的。燃燒不是化學(xué)釋能的瞬時(shí)現(xiàn)象,它是有許多條件和階段的過(guò)程。從反應(yīng)物到生成物的過(guò)程中,包含有不同于化學(xué)反應(yīng)的很多物理過(guò)程,這些物理過(guò)程控制著燃燒的發(fā)生、性質(zhì)、種類(lèi)、作用、熄滅和利用。具體包括反應(yīng)物加熱、相變、改變氣壓、氣相混合及混合比控制等過(guò)程。這些過(guò)程的控制決定燃燒效率,產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染程度,也是控制滅火條件的依據(jù)。鑒于全球能源 需求80%以上由燃燒方式滿(mǎn)足:海、陸、空、航天運(yùn)輸,火電,材料加工和機(jī)器制造,生活質(zhì)量保證等;減少環(huán)境污染和有效防止火災(zāi),均有賴(lài)于對(duì)燃燒的認(rèn)識(shí),故燃燒學(xué)研究重點(diǎn)日益轉(zhuǎn)移到物理過(guò)程研究。問(wèn)題實(shí)質(zhì)屬液體力學(xué)范疇,因而其力學(xué)行為可用3個(gè)無(wú)量綱數(shù)(Reynolds數(shù)、Rechardson數(shù)、Grashof數(shù))描述;換句話(huà)說(shuō),和其他流體相仿,燃燒中的氣體流場(chǎng)對(duì)重力是敏感的。其中熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱化學(xué)反應(yīng)引起的密度變化將影響這個(gè)過(guò)程;在重力場(chǎng)中浮力誘發(fā)的流動(dòng),和其他流體系統(tǒng)相仿,常表現(xiàn)為不穩(wěn)定因素,使過(guò)程研究復(fù)雜化。消除后者可簡(jiǎn)化過(guò)程,這正是利用微重力環(huán)境的主要?jiǎng)訖C(jī)。分析微重力條件下產(chǎn)生的火焰,可了解燃燒及其擴(kuò)展的細(xì)節(jié)。為防火災(zāi),軌道飛行中對(duì)燃燒的研究得到航天器艙內(nèi)氣壓和材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)、滅火概念,表明了這種實(shí)驗(yàn)的可行性,消除自然對(duì)流得到燃燒的明確概念和研究模式有助于對(duì)認(rèn)識(shí)和利用燃燒。

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

人類(lèi)還利用太空微重力環(huán)境進(jìn)行了一系列生物學(xué)實(shí)驗(yàn),主要是對(duì)生物體物質(zhì)、能量循環(huán)及調(diào)節(jié)研究的生物圈研究,利用微重力促進(jìn)生命進(jìn)程研究及對(duì)微重力環(huán)境如何影響地球上生物機(jī)體的形成、功能與行為研究的重量生物學(xué)研究,對(duì)暴露在空間高能環(huán)境中的生物體損傷與防護(hù)研究的輻射生物學(xué)研究等。

在空間微重力條件下進(jìn)行生物體組織培養(yǎng),可以避免地面重力條件所造成的對(duì)流和沉淀作用,獲得比地面條件下更好的效果。

測(cè)定

對(duì)于微重力(10e-4)級(jí)別的加速度值測(cè)定,對(duì)于眾多科學(xué)實(shí)驗(yàn)及航空研究非常重要,也是國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的重要評(píng)定因素。目前世界上頂尖的微重力加速度測(cè)定技術(shù)主要由美國(guó),歐洲及俄羅斯等科技強(qiáng)國(guó)掌握并實(shí)行技術(shù)封鎖。我國(guó)對(duì)于微重力的測(cè)量技術(shù)在近10年來(lái)也有了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,出現(xiàn)了KA2000,KA3000等微重力系列產(chǎn)品,均達(dá)到了世界領(lǐng)先科技水平,并成功應(yīng)用到我國(guó)的眾多軍事及科研領(lǐng)域,但是更穩(wěn)定、更精確的測(cè)量技術(shù)仍有待更多的科學(xué)工作者的努力探索與潛心研究。

實(shí)踐十號(hào)

簡(jiǎn)介

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)中首批確定的5顆科學(xué)衛(wèi)星之一,是開(kāi)展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)研究的高效、開(kāi)放、綜合性的空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”工程項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院力學(xué)所胡文瑞院士告訴記者,“實(shí)踐十號(hào)”項(xiàng)目包含19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn),涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)共六大領(lǐng)域。

實(shí)踐十號(hào)于2012年12月31日正式立項(xiàng),是中國(guó)空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星中唯一的返回式衛(wèi)星,也是單次開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多的衛(wèi)星。其科學(xué)目標(biāo)是研究、揭示微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及生命活動(dòng)的規(guī)律,并取得創(chuàng)新科技成果。

作用

“實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星”旨在利用中國(guó)成熟的返回式衛(wèi)星技術(shù),緊密?chē)@有關(guān)能源、農(nóng)業(yè)和健康等領(lǐng)域國(guó)家科技戰(zhàn)略目標(biāo),結(jié)合航天器防火等關(guān)鍵技術(shù)需求,促進(jìn)地面生物工程、新材料等高技術(shù)發(fā)展和生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究取得突破,獲取一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性重大科技成果。

“實(shí)踐十號(hào)”衛(wèi)星分為回收艙和留軌艙,回收艙在軌運(yùn)行12天后返回地球,留軌艙繼續(xù)在軌工作3天,即衛(wèi)星總計(jì)設(shè)計(jì)壽命為15天。8項(xiàng)流體物理試驗(yàn)放在留軌艙內(nèi)進(jìn)行,其余11項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)將在回收艙進(jìn)行。

發(fā)射動(dòng)態(tài)

射前準(zhǔn)備

測(cè)試中的實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星

2016年2月24日凌晨,中國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——“實(shí)踐十號(hào)”運(yùn)抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,為今年4月的發(fā)射任務(wù)進(jìn)行最后的備戰(zhàn)。實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星是開(kāi)展微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)研究的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院總體部抓總研制。

按照計(jì)劃,“實(shí)踐十號(hào)”將在軌道上利用太空中微重力等特殊環(huán)境,在短短15天的太空飛行中,完成涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)等六大領(lǐng)域的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。之后,衛(wèi)星再把實(shí)驗(yàn)樣品帶回地球,為微重力環(huán)境及復(fù)雜輻射環(huán)境中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究提供依據(jù)?!皩?shí)踐十號(hào)”就是太空中臨時(shí)搭建的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

要把這樣一個(gè)精密的實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)途運(yùn)輸送往發(fā)射場(chǎng),整個(gè)過(guò)程都需要控制溫度和濕度,并保證平穩(wěn)和安全。工作人員一絲不茍地進(jìn)行裝箱前的準(zhǔn)備,確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都萬(wàn)無(wú)一失。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師李春華介紹,實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星研制成功,將為中國(guó)開(kāi)發(fā)出一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于微重力科學(xué)和生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使國(guó)家的空間微重力研究有了新的技術(shù)手段。

目前,全世界的科學(xué)家們都在嘗試通過(guò)各種方式營(yíng)造微重力環(huán)境開(kāi)展研究,比如“拋物線(xiàn)飛機(jī)”、“探空火箭”等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供幾分鐘甚至更短的微重力環(huán)境,但想要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的研究,就必須運(yùn)用實(shí)踐十號(hào)這樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

和普通衛(wèi)星不同,“實(shí)踐十號(hào)”還是一顆返回式衛(wèi)星,它獨(dú)有的返回艙將在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)后回到地面,將太空中的實(shí)驗(yàn)成果帶回地面。

中國(guó)的衛(wèi)星返回技術(shù)相對(duì)成熟,至今成功發(fā)射并回收的衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到24顆。但因?yàn)橐M(jìn)行獨(dú)特的微重力實(shí)驗(yàn),作為中國(guó)將要發(fā)射的第25顆返回式衛(wèi)星,“實(shí)踐十號(hào)”相比以往的返回式衛(wèi)星,進(jìn)行了大量的適應(yīng)性創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

李春華說(shuō):“這顆衛(wèi)星的形狀跟其他衛(wèi)星相比是非常獨(dú)特的,主要是在發(fā)射過(guò)程中不需要整流罩,衛(wèi)星的星體就承擔(dān)了整流罩的作用。由于飛行時(shí)間短,衛(wèi)星主要采用的是化學(xué)電池,而沒(méi)有采用常見(jiàn)的太陽(yáng)能帆板供電方式,所以衛(wèi)星形狀就類(lèi)似于‘彈頭’?!?/p>

衛(wèi)星的研制過(guò)程中,要解決多實(shí)驗(yàn)載荷在太空協(xié)同工作且互不影響的問(wèn)題。特別是生命科學(xué)項(xiàng)目對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度要求非常高,因此科研人員對(duì)衛(wèi)星的發(fā)射階段、在軌運(yùn)行階段和返回階段的溫度都進(jìn)行了嚴(yán)格控制。

成功發(fā)射

2016年4月6日1時(shí)38分,中國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭發(fā)射升空,進(jìn)入預(yù)定軌道。

據(jù)了解,該衛(wèi)星將展開(kāi)6大領(lǐng)域、19項(xiàng)實(shí)驗(yàn),這也是中國(guó)迄今為止單次空間微重力和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及種類(lèi)最多的空間任務(wù)。

成功返回

順利完成12天太空飛行后,我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式衛(wèi)星回收艙,2016年4月18日16時(shí)30分準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)域。這不僅標(biāo)志著我國(guó)返回式衛(wèi)星迎來(lái)第二個(gè)春天,實(shí)踐十號(hào)也成為我國(guó)首顆在四子王旗采用彈道式回收的返回式衛(wèi)星。

成果

微重力

實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星的成功返回,帶來(lái)了來(lái)自太空的生命繁衍跡象。

發(fā)射前四小時(shí)

在實(shí)踐十號(hào)回收艙中,有著6000余枚小鼠胚胎,專(zhuān)門(mén)用于發(fā)育實(shí)驗(yàn)的有幾百枚胚胎。在實(shí)踐十號(hào)任務(wù)中,總共有9項(xiàng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn),負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)籌的是段恩奎。

這些實(shí)驗(yàn)對(duì)象乘著實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星回收艙,降落在內(nèi)蒙古四子王旗草原上。進(jìn)一步的觀察顯示,小鼠胚胎在太空中完成了從二細(xì)胞到囊胚的發(fā)育,

微重力

中國(guó)已經(jīng)在太空實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物胚胎的發(fā)育。而這,在世界上是第一次,改寫(xiě)了人類(lèi)科學(xué)史。預(yù)示著包括人類(lèi)在內(nèi)的哺乳動(dòng)物,其生命有望在太空中得以延續(xù)。

實(shí)驗(yàn)室

定位

國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)以國(guó)家重大需求為目標(biāo),以積極推進(jìn)微重力科學(xué)與應(yīng)用研究、促進(jìn)我國(guó)空間科學(xué)發(fā)展為已任,進(jìn)一步加強(qiáng)科研、隊(duì)伍和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),提高實(shí)驗(yàn)室的整體科研水平和運(yùn)行管理水平,使之成為對(duì)國(guó)內(nèi)外開(kāi)放的、國(guó)際上一流的微重力研究中心,為國(guó)家載人航天工程和空間科學(xué)研究做出貢獻(xiàn)。

概況

二十世紀(jì)九十年代初,為適應(yīng)我國(guó)空間科學(xué)發(fā)展的需要、發(fā)展我國(guó)載人航天工程及相關(guān)科學(xué)研究事業(yè),國(guó)家863計(jì)劃第一屆航天領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會(huì)決定組建國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1994年原國(guó)防科工委(現(xiàn)總裝備部)原則批準(zhǔn)在中國(guó)科學(xué)院建立“國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室”(National Microgravity Laboratory)。1995年正式批文、在中國(guó)科學(xué)院建立“國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室”。1998年國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)樓建成,國(guó)外購(gòu)置設(shè)備和國(guó)內(nèi)自行研制設(shè)備相繼通過(guò)驗(yàn)收。2003年4月總裝備部對(duì)國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了全面驗(yàn)收,實(shí)驗(yàn)室工作進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室落塔

國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已成為我國(guó)微重力科學(xué)研究的核心實(shí)驗(yàn)室,為國(guó)家載人航天工程做出了重大貢獻(xiàn),獲得集體和個(gè)人兩項(xiàng)國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng);參加和組織我國(guó)微重力科學(xué)的學(xué)科發(fā)展論證;負(fù)責(zé)組織并完成實(shí)踐8號(hào)衛(wèi)星留軌艙系統(tǒng)的微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn),取得一批重要學(xué)術(shù)成果;正在負(fù)責(zé)實(shí)踐10號(hào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星載荷總體和科學(xué)研究總體、國(guó)家載人航天工程二期應(yīng)用系統(tǒng)流體物理分系統(tǒng)的工作。鑒于其突出工作業(yè)績(jī),國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室獲2005年國(guó)家人事部和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合頒發(fā)的先進(jìn)集體獎(jiǎng),為發(fā)展我國(guó)微重力科學(xué)做出了不可替代的貢獻(xiàn)。在學(xué)術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新性研究的同時(shí),國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室積極參與國(guó)際微重力科學(xué)活動(dòng)、開(kāi)展卓有成效的國(guó)際合作與交流,是國(guó)際上有重要影響的微重力科學(xué)研究中心和用戶(hù)支持中心。

作為微重力科學(xué)研究中心,國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室目前的研究領(lǐng)域涉及微重力科學(xué)的主要方向,包括微重力流體物理(簡(jiǎn)單流體的運(yùn)動(dòng)、多相流和復(fù)雜流體),微重力燃燒科學(xué)(燃燒機(jī)理和空間站防火),空間材料科學(xué)(凝固過(guò)程、晶體生長(zhǎng)和模型化研究),空間生物技術(shù)與生命科學(xué)(生物力學(xué)、細(xì)胞-分子生物學(xué)和納米生物技術(shù)),在流體物理、燃燒、生物力學(xué)和先進(jìn)診斷技術(shù),以及與材料科學(xué)和生命科學(xué)的交叉與融合等領(lǐng)域開(kāi)展了有特色的創(chuàng)新性研究工作,2000-2007年期間已在重要學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文374篇,出版專(zhuān)著(章節(jié))12部。同時(shí),國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室還與國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)物理界同行合作,努力促進(jìn)我國(guó)空間基礎(chǔ)物理的發(fā)展。國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家重大項(xiàng)目,已完成國(guó)家載人航天工程、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目11項(xiàng),并承擔(dān)中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程和大型裝備等項(xiàng)目20余項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目20余項(xiàng)以及其它研究項(xiàng)目5項(xiàng),項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)合計(jì)約1.4億元。在國(guó)家重大需求層面,“十一?五”期間國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室已有5項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)列入國(guó)家載人航天工程(第二期)、7項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)列入實(shí)踐10號(hào)衛(wèi)星計(jì)劃、2項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)列入中俄合作利用國(guó)際空間站俄國(guó)艙的有人操作實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、3項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)列入微重力火箭計(jì)劃。

國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定資產(chǎn)7585萬(wàn)元,引進(jìn)和自行研制了儀器設(shè)備百余臺(tái)(套),具備較完善的開(kāi)展微重力科學(xué)地基研究的實(shí)驗(yàn)體系,包括開(kāi)展微重力流體物理研究的流體動(dòng)力學(xué)、分散體系、光學(xué)診斷和測(cè)試、三維顯微粒子圖象測(cè)速等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);開(kāi)展微重力熱科學(xué)研究的兩相流、微重力燃燒等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);開(kāi)展空間材料科學(xué)研究的半導(dǎo)體晶體、氣相外延、金屬合金成核過(guò)冷、非透明介質(zhì)、透明晶體生長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);開(kāi)展生物力學(xué)和空間生物技術(shù)研究的蛋白質(zhì)晶體生長(zhǎng)、空間細(xì)胞生長(zhǎng)和組織培養(yǎng)、連續(xù)流電泳、微管吸吮、激光顯微光鑷、原子力顯微等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);以及開(kāi)展納米生物技術(shù)研究的光學(xué)橢偏成像系統(tǒng)等,共同組成了國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室的研究平臺(tái)。作為微重力科學(xué)用戶(hù)支持中心,國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室建成了可進(jìn)行短時(shí)微重力地面實(shí)驗(yàn)的百米落塔設(shè)施,其中落艙系統(tǒng)的微重力時(shí)間為3.5 s、微重力水平可達(dá)10-5×g量級(jí),落管系統(tǒng)的微重力時(shí)間為3.26 s,微重力水平優(yōu)于10-6×g, 可為用戶(hù)提供各種技術(shù)支持和服務(wù)。