9月15-20日，“天宮二號”——我國首個真正意義上的“太空實驗室”就要擇機發(fā)射了，它安排了地球科學(xué)觀測及應(yīng)用、空間科學(xué)實驗及探測、應(yīng)用新技術(shù)等領(lǐng)域的十余項高精尖的任務(wù)，代表中國科學(xué)院牽頭負責(zé)的中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，承擔(dān)了“天宮二號”任務(wù)規(guī)劃、總體管理和技術(shù)集成工作。

　　在發(fā)射前，讓我們先通過一組科普海報，對這些“高大上”的科學(xué)任務(wù)一睹為快吧。

　　中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心承擔(dān)應(yīng)用任務(wù)規(guī)劃，工程組織管理，系統(tǒng)設(shè)計、集成、測試、有效載荷運行控制、科學(xué)及應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)等總體技術(shù)支持支撐和保障。

　　在保證“天宮二號”科學(xué)和應(yīng)用載荷等多個系統(tǒng)平穩(wěn)運行之外，中科院多家單位分別負責(zé)研發(fā)的實驗載荷將在空間實驗室中大顯身手，它們有的是在探索宇宙最深處的奧秘，有的是幫助人們更好的認識地球、海洋和大氣，有的是在解決將來在星際旅行時食物的問題…下面我們就走進這個在我們頭頂400公里的空間實驗室里一探究竟吧！

　　中科院上海光機所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空，將成為國際上首臺在軌運行并開展科學(xué)實驗的“空間冷原子鐘”,同時也是目前在空間運行的最高精度的原子鐘。

　　“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術(shù)和空間微重力環(huán)境結(jié)合，有望實現(xiàn)10^-16量級的超高精度（約3000萬年誤差1秒），將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數(shù)量級。

　　開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細對流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細對流的失穩(wěn)機理問題，拓展流體力學(xué)的認知領(lǐng)域，取得具有國際先進水平的研究成果。突破并掌握微重力環(huán)境下的液橋建橋、液面保持和失穩(wěn)重建等空間實驗關(guān)鍵技術(shù)，進一步提升我國微重力流體科學(xué)的空間實驗?zāi)芰�和技術(shù)水平。

　　該平臺此次的任務(wù)時研究半導(dǎo)體光電子材料、金屬合金及亞穩(wěn)材料、納米以及復(fù)合材料等制備基理，揭示在地面重力環(huán)境下難以獲知的材料物理化學(xué)過程的規(guī)律。預(yù)期可獲得高質(zhì)量的空間材料樣品，作為模型材料的結(jié)構(gòu)、功能、工藝參數(shù)等方面獲得有價值的科學(xué)研究成果。

　　即將上天的這個爐子就是工程人員歷經(jīng)三年多的攻關(guān)，專門研制的一套綜合材料實驗裝置（簡稱“實驗裝置”）。

　　這套實驗裝置由“材料實驗爐”（簡稱“爐子”）、“材料電控箱”和“材料樣品工具袋”三個單機構(gòu)成。整個裝置共約27.6kg重，最大功耗不到200W（而一般電水壺的功率也要1000～1800W），相當(dāng)于2個100W白熾燈，卻能實現(xiàn)真空環(huán)境下最高950℃的爐膛溫度，是不是令人驚嘆？

　　“天宮二號”三維成像微波高度計是國際上第一次實現(xiàn)寬刈幅海面高度測量并能進行三維成像的微波高度計。它采用小角度、高精度干涉測量技術(shù)，能精確獲得海面的干涉條紋信息，進而獲得三維海面形態(tài)，再經(jīng)過復(fù)雜的定標最終獲得寬刈幅范圍內(nèi)的海平面高度測量。

　　“天宮二號”伴隨衛(wèi)星是一顆微納衛(wèi)星，是“天宮二號”試驗任務(wù)的一部分。伴隨衛(wèi)星由上海微小衛(wèi)星工程中心研制，采用了小型化，輕量化，高功能密度的設(shè)計�！疤鞂m二號”伴隨衛(wèi)星搭載多個試驗載荷，并具備較強的變軌能力，具備了開展空間任務(wù)的靈活性與機動性。

　　“天宮二號”伴隨衛(wèi)星將在在軌任務(wù)期間開展對空間組合體的飛越觀測等試驗，為主航天器的技術(shù)試驗提供支持，并拓展空間技術(shù)應(yīng)用。

　　“天極”望遠鏡是搭載在“天宮二號”空間實驗室上的伽瑪射線偏振探測儀，是中歐國際合作項目。

　　“天極”望遠鏡的主要科學(xué)目標是探測研究遙遠宇宙中突然發(fā)生的伽瑪射線暴現(xiàn)象，并在國際上首次對伽瑪暴的偏振性質(zhì)實現(xiàn)高精度、系統(tǒng)性地測量，從而深入地研究恒星演化、黑洞形成以及伽瑪暴爆發(fā)的物理機制，為更好地理解極端天體物理環(huán)境下產(chǎn)生的這種宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象做出重要貢獻。

　　空間環(huán)境分系統(tǒng)(全稱：空間環(huán)境監(jiān)測及物理探測分系統(tǒng))主要用于實時監(jiān)測“天宮二號”軌道上的輻射環(huán)境和大氣環(huán)境，實現(xiàn)艙外16個方向的電子、質(zhì)子等帶電粒子的強度和能譜監(jiān)測，以及軌道大氣密度、成分及其時空變化與空間環(huán)境污染效應(yīng)監(jiān)測等。

　　隨著人類空間活動的深入開展，人類需要飛出地球，在地外空間長期生活和工作。綠色植物可為人類和動物提供必需的食物和氧氣。

　　在“天宮二號”空間實驗室中將開展兩種代表性的植物——擬南芥和水稻的培養(yǎng)實驗，著重探索在太空環(huán)境中如何控制植物開花結(jié)種的技術(shù)與方法，為建立保障人類長期空間生存所必需的生命生態(tài)支持系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所提供的高等植物培養(yǎng)箱具備在軌培養(yǎng)單元和樣品返回單元，能夠為植物生長提供必需的水分供給以及光照、溫度控制，具備實時可見光圖像和熒光圖像獲取功能，構(gòu)成了現(xiàn)代的迷你太空溫室，為研究植物在太空的生長發(fā)育提供支持。

　　作為太空實驗室里的尖端“數(shù)碼相機”，寬波段成像光譜儀擁有相當(dāng)深厚的“內(nèi)力”。相機被安裝在太空實驗室對地觀測面的“肚子”上，有了它，“天宮二號”可謂擁有了“火眼金睛”的本領(lǐng)，看海洋，看大氣，樣樣精通。

　　研制“天宮二號”載荷“量子密鑰分配試驗空間終端”。通過高精度自動跟瞄（ATP）系統(tǒng)與量子密鑰分配地面終端配合，在地面站與目標飛行器之間建立起量子信道，并在此基礎(chǔ)上進行空-地量子密鑰分配試驗。目標為實現(xiàn)世界上首個基于載人航天空間平臺的空-地量子密鑰分配演示實驗。為載人航天的空地間量子保密通信，以及未來的實用化天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下基礎(chǔ)。

　　如何“玩轉(zhuǎn)”以上高難度載荷任務(wù)并保障它們有序、安全地運行下去呢？這就不得不提我們的太空實驗大管家——“空間應(yīng)用天地支持系統(tǒng)”，它是由有效載荷運控中心統(tǒng)籌規(guī)劃、集中管理，統(tǒng)一控制，天基有效載荷網(wǎng)絡(luò)接收地面指令后，調(diào)度有效載荷有序運行，兩者構(gòu)成天地一體信息大回路平臺。針對“天宮二號”液橋熱毛細對流實驗中天地實時交互和精細控制的實驗需求和特點，空間應(yīng)用中心研制了目前我國首個基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和基于高速總線網(wǎng)絡(luò)的天地一體沉浸式遙科學(xué)實驗支持系統(tǒng)，極大提高科學(xué)家開展空間科學(xué)實驗的效率。