天宫一号空间科学实验和应用研究取得丰硕成果
【中国载人航天工程网 2012年8月1日】2011年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了天宫一号目标飞行器。利用目标飞行器的实验支持能力，载人航天工程空间应用系统开展了三项空间科学实验和应用研究，截至目前，相关科学实验与应用研究已取得了一系列重要成果。
高空间分辨率、高光谱实现“看得更清、分得更细”
由中科院长春光学精密机械与物理研究所和中科院上海技术物理研究所共同研制的高光谱成像仪，是目前我国空间分辨率和光谱综合指标最高的空间光谱成像仪，可实现纳米级光谱分辨率的地物特征和性质的成像探测。
相对传统的多光谱遥感受到光谱通道数量和光谱分辨率的限制，高光谱遥感通过连续测量地物相邻的光谱信号，可以反映不同地表物质与电磁辐射相互作用的差异，因此在农情监测、作物估产、国土资源调查、环境评价和监测、城市动态变化监测、地质调查等领域具有巨大的应用潜力。
同时，与目前国际上尚在运行的卫星高光谱遥感器(如：MODIS、EO-1 HYPERION、PROBA CHIRS)相比，天宫一号上的高光谱成像仪在波段范围(覆盖可见-短波红红外范围)、波段数目以及空间分辨率等成像基本参数上具有相当的优势。
截至7月26日，该高光谱成像仪已在轨稳定运行近7000小时，获取了大量有价值遥感数据，经初步处理后，已分别向国土资源部航遥中心、国家海洋局国家卫星海洋应用中心、中国林业科学研究院，以及中科院遥感所、对地观测与数字地球科学中心、青藏高原研究所、寒区旱区环境与工程研究所等用户单位提供数据2TB，为各类用户开展地质调查、矿产和油气资源勘查、水文生态监测以及环境污染监测分析提供了支撑服务。
图：甘肃北山高光谱数据矿物分布图(来源：中科院空间应用总体部)
多传感器综合探测实时监测空间环境“一举一动”
天宫一号目标飞行器上搭载的另一有效载荷——空间环境监测及物理探测设备由中科院空间科学与应用研究中心研制，其主要功能是综合监测高能带电粒子辐射、轨道大气环境参数，为空间环境预报、空间环境变化机理研究以及目标飞行器、飞船和航天员的安全保障提供准实时监测数据。
该套设备由带电粒子辐射探测器、轨道大气环境探测器和空间环境控制单元共3台仪器组成。其中带电粒子辐射探测器是国际上首次在近地轨道开展多方向带电粒子探测的仪器。该探测器突破了多方向传感、多传感集成、抗干扰等关键技术，为实现空间粒子辐射实时监测和警报以及粒子分布和变化规律研究提供了依据，也使我国的高能粒子辐射探测技术实现跨越式发展。
轨道大气环境探测器采用多探头组合等技术，在实时监测轨道大气密度、成分、微质量及其时空分布变化的同时，兼具原子氧及其它空间环境污染效应监测的功能，这些功能对于目标飞行器和飞船轨道、姿态控制以及精确变轨的实施提供了重要保障。
结合探测数据，空间应用系统开展了利用轨道大气密度实测值修正大气密度模式预测值的研究和太阳与地磁活动指数的中期预测研究，这些研究成果直接应用于天宫一号、神舟九号载人交会对接任务空间环境预报，提高了轨道大气密度预测精度，服务于高精度轨道预报。
图：2012年1月地球同步轨道观测到的强太阳质子事件(来源：中科院空间应用总体部)
“可见光衍射”解析胶体晶体结构
复合胶体晶体生长与相变实验的科学目标是：在空间微重力条件下，研究亚微米尺寸的带电胶体颗粒悬浮液在不同电场和温度下的结晶和相变过程，探索重力对胶体晶体自组装的影响。这也是首次在空间科学实验中采用可见光衍射方法(科塞尔线方法)实现胶体晶体的结构解析。
目前，三个实验样品共计在轨开展实验19次，其中等温变压实验12次，自然结晶实验6次，地面同步开展实验，通过天地对比发现重力对结晶实验过程都存在不同程度的影响。
该实验为拓展由胶体晶体制备光子晶体，促进光子器件的发展，开发其在微波通讯、滤波技术等方面的应用潜力，积累了理论和技术基础，也为空间站长寿命科学实验进行了关键技术验证，获取了长期在轨科学实验运控管理的宝贵经验。(杨吉)
图：空间实验获得激光衍射科塞尔线图案和晶体形态图像(来源：中科院空间应用总体部)
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