重大仪器设备无法搬上太空怎么办？科研人员无法到空间站做实验怎么办？……能不能在地球上建一个模拟月球、火星等真实宇宙空间的基础科学研究平台？如今这些问题在哈工大都有了答案。近日，哈工大联合中国航天科技集团建设的我国航天领域首个国家重大科技基础设施，“空间环境地面模拟装置”（也被称为“地面空间站”）正式通过国家验收，项目总体建设指标处于国际先进水平，部分关键技术指标处于国际领先水平。
哈工大18年磨一剑
从一片荒芜的农田和鱼塘，到一座拔地而起的“地面空间站”，经历了整整18年。“第一次来这里，都找不到地方，一片荒凉和泥泞，无从下脚”，研究院办公室主任王晨作为装置建设的基建负责人，见证了“地面空间站”建设。“每次翻阅从前的照片回想那些摸爬滚打的日子看到一片荒地变成现代化园区特别感慨，也特别有成就感。”
科学研究和工程建设的双重特性，使得项目技术难度大、周期长、风险高，最大的困难是几乎没有经验可以借鉴。“没有经验，就摸着石头过河……”团队成员说。从2005年开始组建团队进行调研分析到2015年通过国家发改委立项审批；从2017年开工建设到2023年通过工艺系统专项验收……团队也从筹建之初的十几人增加到百余人，覆盖物理、材料、机电、电气化工、航天、生命等多个学科。
“团队需要从零起步设计、加工、安装、调试运行、数据分析，每个环节都要投入120%的精力”，从2011年开始投身装置论证与建设的粒子加速器技术研究室主任刘剑利说：“大型加速器装置是重要的基础研究平台，规模庞大、技术复杂、困难重重，但是能有机会参与国之重器的建设对我来说是一种幸运。”
为了让实验数据更准一点，科研人员长期坚持在凌晨做实验，因为那时候电网功率最低、影响最小。设备进场赶上暴雪天，团队成员在零下30多度的极寒天气中，徒手搬运设备……为了测出最理想的指标，连续一个月每天五六个小时“隔绝”在近零磁环境中做实验，有时甚至要通宵达旦，但是大家都乐在其中。
空间磁环境模拟与研究系统主任设计师潘东华说，2013年读博期间加入建设团队，从“初生牛犊不怕虎”挑战世界极限到真的“把天方夜谭变成现实”。“依托在轨运行的空间站和‘地面空间站’可以构建起天地一体化空间环境与物质作用，研究体系为航天发展和空间探索提供保障。”
该装置常务副总设计师、常务副总指挥，哈工大空间环境与物质科学研究院院长李立毅说：“这个研究平台可以为全国、全世界的科学家提供前沿的科研环境和条件，围绕相关领域开展更多探索研究。”
在“家门口”就能研究月球和火星
“地面空间站”由空间综合环境模拟、空间磁环境模拟、空间等离子体环境模拟等8大系统构成。可以模拟真空、高低温、粒子辐照、电磁辐射、磁场、中性气体、等离子体、碎片粉尘、微重力等9大类太阳系常见的空间环境因素和效应。装置聚焦航天领域重大基础性科学问题，为我国航天器在轨安全服役，以及宇航员长期太空驻留等提供世界领先的研究平台。服务我国载人航天、空间站建设，深空探测和商业航天发展。
建设过程中，团队坚持自主创新，突破了一系列关键技术，承担科研项目200余项、发表学术论文近400篇、授权发明专利200余项，各系统已全部投入试运行和开放共享，服务国内外多家用户单位，支撑我国多款宇航电子元器件的研发和一系列国家重大航天任务的实施。
有了“地面空间站”，过去需要抵达太空才能做的实验科学家们未来在“家门口”就可以完成。航天员还可以在这里体验和适应月球、火星等星球的表面环境，“既然选择了就要努力做好、做出成果，这是我们始终坚持的信念”，微观机理分析分系统主管设计师赵瑜说，从项目批复之初加入团队一路走来，他边学边做不仅在装置建设与国家级平台筹建中发挥重要作用，还基于装置参与了多项国家任务。
图片由哈工大提供
包罗万象的“庞然大物”让你眼花缭乱
“地面空间站”的建设装置现场在哈尔滨新区科技创新城，在50个足球场大的建设园区分布着，“一大三小”4栋实验楼，“一大”即空间综合环境实验楼，“三小”即空间磁环境科学实验楼、空间等离子体科学实验楼和动物培养室走进空间综合环境实验楼。系统级综合辐照试验舱、月尘舱、火星尘舱、高速粉尘舱等，“庞然大物”巍然挺立，空间综合环境模拟与研究系统由综合环境模拟、离子加速器器件辐照、微观机理分析空间生命科学5个分系统组成，能够模拟太阳系典型空间环境因素。
进入空间磁环境科学实验楼，空间磁环境模拟与研究系统实现了接近零磁的空间环境，为航天器发射前的磁特性测试提供了地面实验条件。在空间等离子体科学实验楼，两个直径5米、相当于三层楼高的大型真空模拟舱映入眼帘——可以分别模拟研究距离地表20公里以外到太阳之间的近地和临近空间环境。
龙头新闻·生活报 记者：吕晓艳
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