微重力材料科学进展

微重力材料科学是微重力科学的一个重要组成部分,它主要研究与流体相关联的材料科学,微重力条件下重力引起的浮力对流,沉降及静压梯度被消除,流体中热组织和性能,并有机会发现新现象和验证经典理论,从６０年代末开始,经过三十多年的曲折发展目前已经取得了许多重要科学成果,本文从微重力材料科学发展的任务及其研究内容,微重力材料科学主要的研究领域,实验内容及实验结果等方面对微重力材料科学进行评述。     

空间环境对离体动物细胞的影响

空间环境是指远离地球表面的宇宙环境,它与地球表面环境有所不同,处于其中的动物细胞可能受到各种影响。空间环境中的主要因素包括空间辐射、极端温度、高真空、微磁场以及搭载动物细胞的航天器中的特殊环境——微重力环境。其中,对动物细胞影响最大的是空间辐射和微重力环境。空间辐射作用于动物细胞将直接造成其损伤,影响它的结构和功能;空间微重力条件下,动物细胞的结构、增殖和基因及蛋白质表达均发生明显变异,这些变化大多是适应性的,返回地球表面后能够很快恢复正常。     

空间高等植物培养观察装置及其空间飞行实验

利用绿色高等植物的光合作用获得植物性生物产物是空间受控生态生命系统中的重要一环,开展空间环境条件下高等植物生长发育研究对于解决人类在太空的自给自足问题意义重大。文中介绍了为我国“实践八号”卫星留轨舱微重力平台研制的空间高等植物培养观察装置及其空间飞行实验。在空间飞行实验中,开展了在密闭条件下对高等绿色开花植物青菜从种子萌发、幼苗生长到开花授粉各个阶段的培养和实时图像观察,利用图像数据了解空间微重力对高等植物从营养生长到生殖生长的过渡规律,以及对开花,受（或授）粉等重要生理过程的影响。     

空间材料科学专题·编者按

空间材料科学是在微重力、空间辐射和高真空等空间环境条件下,研究材料的结构、性能变化和制备过程的规律,以及材料物理、化学性能变化和使役行为的学科.她既是基于空间技术发展也是基于空间技术发展需求而诞生的材料科学的一个新分支,集材料科学、凝聚态物理、物理化学、流体物理学、工程热物理学、空间环境和空间技术等多领域分支学科的交叉.     

微重力环境下充液航天器液体晃动动力学研究概述

在充液航天器设计中有时需要考虑微重力环境下的液体晃动、微重力环境下的液体晃动问题比常重环境下复杂得多,很多问题有待深入研究．对微重力环境下液体晃动的解析研究方法作了简要介绍,并对其研究进展概要地进行了综述．     

空间环境对细胞基因表达的影响

空间环境不同于地球表面的任何环境,它强烈的空间辐射、高真空、微磁场以及航天器中的微重力等特殊环境对生物的影响都是人们目前正在探索的领域。空间辐射、微重力通过多种途径影响细胞的基因表达。对空间环境影响肿瘤细胞生物学性状发生改变机制的探讨有助于更深刻地认识肿瘤的发生发展,为攻克肿瘤提供新的思路和方法。     

让物理教学凸显过程性

新课程理念下的物理教学十分重视物理概念、物理规律的来龙去脉;十分重视学生获得知识、掌握规律的学习过程;十分重视科学探究,让学生经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物理问题;十分重视对学生学习过程的评价,“过程”已成为学生的学习目标。     

微重力条件下气／液两相流压降实验研究

利用俄罗斯IL-76失重飞机对微重力条件下方形截面管道内的水/气两相流压降进行了实验研究．利用本次微重力气／液两相流压降实验结果对一些目前常用的基于地面常重力实验结果的两相流压降预测模型(均相模型、Lockhart-Martinelli—Chisholm模型和Friedel模型)在微重力条件下的适用性进行了评估．比较发现,均相模型和Lockhart-Martinelli—Chisholm模型预测结果和实验数据差异很大;而Friedel模型的预测结果尽管也与实验数据有着明显的差别,但在这些模型中是误差最小的．因此,可以利用Friedel模型来对微重力气／液两相流压降进行初步预估,而新的、更精确的模型将依赖于更有物理意义的分析方法及不同重力条件下气／液两相流压降实验的结果．     

“科学猜想”及其在物理教学中的应用

“科学猜想”是根据已知的科学原理和科学事实，对未知的自然现象及其规律所作出的一种假定性说明或假定性命题。本文论述了“科学猜想”在物理教学中的作用及运用“科学猜想”研究物理问题的基本方法。     

大型空间展开机构微重力环境模拟悬吊装置热结构耦合分析

以大型空间展开机构高低温展开试验系统微重力环境模拟悬吊装置为对象,采用Solidworks软件建立悬吊装置有限元分析模型,并利用ANSYS软件针对不同展开机构产品悬吊载荷及不同工作温度状态进行热-结构耦合分析.通过数值分析得出不同工况下悬吊装置的热变形及应力情况,并分析了其对展开机构展开长滑轨倾斜角的影响.研究内容对应用于高低温环境下的微重力环境模拟悬吊装置优化设计提供参考,并对空间展开机构高低温微重力展开试验的有效实施和参数调试具有指导意义.     

Space experimental studies of microgravity fluid science in China

Microgravity fluid physics is an important part of microgravity sciences, which consists of simple fluids of many new systems, gas-liquid two-phase flow and heat transfer, and complex fluid mechanics. In addition to the importance of itself in sciences and applications, microgravity fluid physics closely relates to microgravity combustion, space biotechnology and space materials science, and promotes the developments of interdisciplinary fields. Many space microgravity experiments have been performed on board the recoverable satellites and space ships of China and pushed the rapid development of microgravity sciences in China. In the present paper, space experimental studies and the main results of the microgravity fluid science in China in the last 10 years or so are introduced briefly.     

2021年国际空间站科研与应用进展

 回顾了2020年10月至2021年10月国际空间站在技术开发与验证、物理科学、生物学与生物技术、教育和文化活动、人体研究及地球与空间科学6个领域的科研与应用情况,分析了各领域的代表性新实验,盘点了这一时期取得的亮点研究成果。分析表明,2021年国际空间站继续开展大规模的科研与应用活动,美国、日本、欧洲和加拿大的航天机构在6大研究领域支持开展了313项实验,其中在国际空间站首次开展的新实验超过40%。同时,国际空间站正处于科研与应用产出高峰期,6大研究领域都持续产出新的亮点科研成果,例如微重力生物采矿表现更好、观测地球蓝色喷流等,吸引了全球科技界的广泛关注。     

空间站环境控制与生命保障系统微生物腐蚀行为与控制方法

 空间站环境控制与生命保障(环控生保)系统微重力条件下,空间站密闭狭小舱内的真菌和细菌等微生物主要来自航天员生理代谢产生的废物(尿液、粪便),日常生活和工作中形成的废弃物,以及在密闭生态系统中进行食物、气和水反复净化和再生处理所应用的微生物。空间站环控生保系统中的水、冷凝水、废水等介质中极易滋生微生物,并通过微生物产生具有腐蚀性的代谢产物,如硫酸、有机酸、硫化物和氨等,恶化金属材料腐蚀的环境。本文综述了微重力条件下的微生物生物效应、空间站材料微生物腐蚀行为、材料微生物腐蚀防护技术等3个方面,讨论了太空特殊的微重力环境下微生物生理生化性状的变化及其与材料间的复杂相互作用,认为开展微重力条件下相关材料的微生物腐蚀实验研究,明确生物膜的形成及其腐蚀作用机制,开发新型抗微生物防护材料体系,对保障空间站环控生保系统材料安全服役具有重要意义。     

空间环境与模拟微重力环境对高等植物试管苗的影响

在空间环境中,微重力是一个很重要的因素之一,但空间环境又不完全等同于微重力环境,它还同时存在宇宙辐射等其他因素。本文重点探索空间环境与模拟微重力环境对高等植物试管苗细胞亚显微结构的影响,以及同工酶变化和RAPD分子标记的初步结果。通过对高等植物的试管苗(月季、树莓、马铃薯、香石竹、人参果)分别进行的模拟微重力实验及空间飞行实验,发现模拟微重力条件与空间环境对植物试管苗的生长过程中细胞超微结构既有相同的作用,又有不同的作用。     

微重力环境及地基的高温熔体润湿特性

经典材料表面与界面的一些实验现象被重力效应覆盖,影响人们对材料本质物理特性的深入了解.因此,微重力对熔体的润湿行为和固/液界面反应的作用机理研究具有重要的意义.本文综合前人对高温熔体特别是高温锡基合金的润湿行为及与基板间的界面反应特性的研究,通过与微重力条件下相关研究及实验结果对比,总结了卫星微重力环境及地基环境下的高温熔体润湿特性,为以后的空间实验及分析提供理论参考.     

用纳米磁性液体模拟制造失重和微重力状态的流体

磁力和重力均为非接触的力,当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相同时,纳米磁性液体处于超重状态:当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相反时,纳米磁性液体处于失重状态;当作用于纳米磁性液体上磁力和重力相互抵消,纳米磁性液体呈饱和磁化状态且处在均匀梯度磁场区域中时,纳米磁性液体被表面张力约束成球体,处于微重力状态.这一发现使我们在地面上能经济的、方便的、长时间的制造流体的小区域微重力状态,为研究微重力状态下的流体科学、生命科学,材料加工和器件开发等提供了新的方法.     

量子多体理论的某些进展：在艰辛而诱人的基础研究道路上

根据自己的学术阅历,作者展望了基础科学研究,特别是物理学基础研究的诱人前景;基于对物理学基本理论的完备性的置疑,预示还有新的物理学基本规律有待人们去发现。作者也强调了物理学横向研究的重要性,并就自己在量子多体理论方面的工作,对关联动力学和代数动力学的主要结果作了介绍．