重大儀器裝置無法搬上太空怎麽辦？科研人員無法到空間站做實驗怎麽辦？……能不能在地球上建一個模擬月球、火星等真實宇宙空間的基礎科學研究平台？如今這些問題在哈工大都有了答案。近日，哈工大聯合中國航天科技集團建設的中國航天領域第一個國家重大科技基礎設施，「空間環境地面模擬裝置」（也被稱為「地面空間站」）正式透過國家驗收，計畫總體建設指標處於國際先進水平，部份關鍵技術指標處於國際領先水平。
哈工大18年磨一劍
從一片荒蕪的農田和魚塘，到一座拔地而起的「地面空間站」，經歷了整整18年。「第一次來這裏，都找不到地方，一片荒涼和泥濘，無從下腳」，研究院辦公室主任王晨作為裝置建設的基建負責人，見證了「地面空間站」建設。「每次翻閱從前的照片回想那些摸爬滾打的日子看到一片荒地變成現代化園區特別感慨，也特別有成就感。」
科學研究和工程建設的雙重特性，使得計畫技術難度大、周期長、風險高，最大的困難是幾乎沒有經驗可以借鑒。「沒有經驗，就摸著石頭過河……」團隊成員說。從2005年開始組建團隊進行調研分析到2015年透過國家發改委立項審批；從2017年開工建設到2023年透過工藝系統專項驗收……團隊也從籌建之初的十幾人增加到百余人，覆蓋物理、材料、機電、電氣化工、航天、生命等多個學科。
「團隊需要從零起步設計、加工、安裝、偵錯執行、數據分析，每個環節都要投入120%的精力」，從2011年開始投身裝置論證與建設的粒子加速器技術研究室主任劉劍利說：「大型加速器裝置是重要的基礎研究平台，規模龐大、技術復雜、困難重重，但是能有機會參與國之重器的建設對我來說是一種幸運。」
為了讓實驗數據更準一點，科研人員長期堅持在淩晨做實驗，因為那時候電網功率最低、影響最小。裝置進場趕上暴雪天，團隊成員在零下30多度的極寒天氣中，徒手搬運裝置……為了測出最理想的指標，連續一個月每天五六個小時「隔絕」在近零磁環境中做實驗，有時甚至要通宵達旦，但是大家都樂在其中。
空間磁環境模擬與研究系統主任設計師潘東華說，2013年讀博期間加入建設團隊，從「初生牛犢不怕虎」挑戰世界極限到真的「把天方夜譚變成現實」。「依托在軌執行的空間站和‘地面空間站’可以構建起天地一體化空間環境與物質作用，研究體系為航天發展和空間探索提供保障。」
該裝置常務副總設計師、常務副總指揮，哈工大空間環境與物質科學研究院院長李立毅說：「這個研究平台可以為全國、全世界的科學家提供前沿的科研環境和條件，圍繞相關領域開展更多探索研究。」
在「家門口」就能研究月球和火星
「地面空間站」由空間綜合環境模擬、空間磁環境模擬、空間電漿環境模擬等8大系統構成。可以模擬真空、高低溫、粒子輻照、電磁放射線、磁場、中性瓦斯、電漿、碎片粉塵、微重力等9大類太陽系常見的空間環境因素和效應。裝置聚焦航天領域重大基礎性科學問題，為中國航天器在軌安全服役，以及太空人長期太空駐留等提供世界領先的研究平台。服務中國載人航天、空間站建設，深空探測和商業航天發展。
建設過程中，團隊堅持自主創新，突破了一系列關鍵技術，承擔科研計畫200余項、發表學術論文近400篇、授權發明專利200余項，各系統已全部投入試執行和開放共享，服務國內外多家使用者單位，支撐中國多款宇航電子元器件的研發和一系列國家重大航天任務的實施。
有了「地面空間站」，過去需要抵達太空才能做的實驗科學家們未來在「家門口」就可以完成。航天員還可以在這裏體驗和適應月球、火星等星球的表面環境，「既然選擇了就要努力做好、做出成果，這是我們始終堅持的信念」，微觀機理分析分系統主管設計師趙瑜說，從計畫批復之初加入團隊一路走來，他邊學邊做不僅在裝置建設與國家級平台籌建中發揮重要作用，還基於裝置參與了多項國家任務。
圖片由哈工大提供
包羅永珍的「龐然大物」讓你眼花繚亂
「地面空間站」的建設裝置現場在哈爾濱新區科技創新城，在50個足球場大的建設園區分布著，「一大三小」4棟實驗樓，「一大」即空間綜合環境實驗樓，「三小」即空間磁環境科學實驗樓、空間電漿科學實驗樓和動物培養室走進空間綜合環境實驗樓。系統級綜合輻照試驗艙、月塵艙、火星塵艙、高速粉塵艙等，「龐然大物」巍然挺立，空間綜合環境模擬與研究系統由綜合環境模擬、離子加速器器件輻照、微觀機理分析空間生命科學5個分系統組成，能夠模擬太陽系典型空間環境因素。
進入空間磁環境科學實驗樓，空間磁環境模擬與研究系統實作了接近零磁的空間環境，為航天器發射前的磁特性測試提供了地面實驗條件。在空間電漿科學實驗樓，兩個直徑5公尺、相當於三層樓高的大型真空模擬艙映入眼簾——可以分別模擬研究距離地表20公裏以外到太陽之間的近地和臨近空間環境。
龍頭新聞·生活報 記者：呂曉艷
