神舟十八号航天员组圆满完成了第二次出舱活动。目前，他们的太空之旅已进行过半，后续将在轨开展众多科学和技术试验。
中国空间站装备了领先全球水平的空间科学研究和应用设施，如科学实验柜，可以在轨支持空间生命科学、生物技术、空间材料科学、微重力基础物理和微重力流体物理等诸多领域的科研和应用。空间站进入应用和发展阶段后，已成为我国覆蓋空间科学相关学科最全面、在轨支撑能力最强的国家太空实验室，拥有独特的有人参与和上下行运输优势，各项应用有序展开，成果不断涌现。
空间站为科研提供新路径
近日，中国科学院院士、西北工业大学教授魏炳波领导的团队在中国空间站开展的高性能难熔合金研究取得新进展，取得了难熔合金熔体热物理性质等多项空间材料凝固制备科学新发现，为我国空间材料科学理论研究、新型高性能难熔合金材料制备奠定了重要基础。
高性能难熔合金是一种战略性、特种稀有金属材料，熔点通常高于2000摄氏度，具有超高温、高活性的特点，常用于制造高温、高速、高压等关键部件。在地面环境中，难熔合金研究受重力和容器等因素限制，而中国空间站的无容器材料实验柜提供的“无容器+长时微重力”环境，为高性能难熔合金研究开辟了一条新途径。
2021年，无容器材料实验柜随天和核心舱发射升空。它利用静电场产生的电场力，让材料样品在真空环境中稳定悬浮，避免容器壁的影响，加热温度可达3000摄氏度，可进行金属、非金属等无容器深过冷凝固和热物理性研究。
据了解，魏炳波团队制备的10余种数百个高性能难熔合金样品已在无容器材料实验柜上进行了6批次在轨实验，成功完成了难熔合金微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过冷、凝固、热物理性质测定等重要实验，其中4批次难熔合金已搭乘神舟飞船返回舱返回地面。
除了无容器材料实验柜，天和核心舱还配备了高微重力实验柜，为航天医学分析、基础物理研究等提供理想的微重力实验环境。问天实验舱部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱和低温存储柜、变重力科学实验柜以及舱外暴露实验装置等科学实验设施。梦天实验舱则配置了13个标准载荷机柜，已装载了超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜等实验“神器”，主要面向微重力科学研究。
航天员参与更具成就感
今年 4 月，神舟十七号飞船安全返回地球，同时带来了第六批空间科学实验样品。
返回的科学实验样品涵盖 23 个科学实验项目，包括 32 种生命类实验样品（如人成骨细胞、骨髓间充质干细胞、蛋白质晶体、生命有机分子、种子）和 18 种材料类实验样品（如无容器材料、高温材料、舱外暴露材料）。总重量约为 31.5 公斤。
神舟十七号任务期间，宇航员在科研人员的配合下，在空间生命科学、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理等领域开展了 84 项空间应用在轨实验，产生了 200 多项实验样品。
宇航员唐胜杰表示，在轨科学实验成就感满满。作为“太空菜农”，神舟十七号宇航员在“太空菜园”中种植了生菜、樱桃番茄等蔬菜品种。在微重力环境下给蔬菜浇水，需要特殊的装置进行补水，因为水滴会漂浮在根系表面，不容易被基质吸收。宇航员通过不断实践，逐渐掌握了在微重力环境下种植蔬菜的技术，不仅使种子体积变小、方便夹取，也不会影响种子的萌出和发芽。
如何对实验样品进行研究？以生命类实验样品为例，科学家将对返回的生命类细胞样品进行转录组测序、蛋白组学检测等生物学分析，通过微重力环境下细胞生物学机制研究，为相关疾病预防与干预提供线索；对生命类蛋白质样品进行晶体衍射分析，获得更精准的蛋白质三维结构信息，研究靶点蛋白，为相关药物研发、疫苗开发提供技术支持。
神舟十八号航天乘组在轨工作期间，将利用科学实验设备和舱外载荷，开展 90 余项实验，涵盖微重力基础物理、空间材料科学、空间生命科学、航天医学、航天技术等领域。
神舟十八号航天员已经开展了大量的在轨实验工作。例如，他们利用生命生态实验柜，开展空间先进水生生保系统关键技术研究实验项目，完成了斑马鱼和金鱼藻实验组件水样样品采集和鱼食盒更换等操作。他们发现斑马鱼在微重力环境下表现出腹背颠倒游泳、旋转运动、转圈等异常行为。后续，科学家将利用返回的样品和视频，研究空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响，同时为空间密闭生态系统物质循环研究提供支撑。
目前，神十八航天员完成了无容器材料实验柜实验腔体的样品更换、轴心机构维护工作，保障了实验的连续性、准确性、安全性，确保实验设备和环境状态稳定。乘组对梦天实验舱的燃烧科学实验柜进行了燃烧器更换、抽真空排废气等操作，并完成了燃烧电磁阀转接线缆安装。2023 年，燃烧科学实验柜成功实施首次在轨点火实验，近一年来开展了多项燃烧实验，有望产出一批代表性的科研成果，对于完善燃烧基础理论、发展先进燃烧技术具有重要意义。
借助高温科学实验柜开展的新型材料太空生长研究项目，我国首次在太空中获得了难以在地面制备的高品质晶体材料，为高性能多元半导体合金材料制备提供了指导。
利用生物技术实验柜进行的人骨细胞定向分化分子靶点研究、生物学基础研究等项目，取得的成果为预防和治疗骨折、脊柱损伤等骨质疾病，以及对抗肌萎缩、预防代谢性疾病提供了新思路。
中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强表示，中国空间站已在轨开展了 130 多个科学研究和应用项目，在太空生命科学、航天医学、太空材料科学、微重力流体物理等领域取得了重要成就。
我国将继续坚持以应用为导向、效益为优先，充分发挥国家太空实验室平台优势，持续产出更多高水平成果。（记者 刘峣）
