我国正在建的空间站，未来在太空都能做什么？

我国空间站建造已于今年拉开帷幕，定于2022年在轨建造完毕，实现中国载人航天工程三步走发展战略第三步的任务目标。
早在我国载人航天工程立项初期就流行着一句话：“造船为建站，建站为应用” 。意思是说，造宇宙飞船是为了给空间站提供天地往返运输服务，而造空间站则是为了进行载人空间应用。所以，开展长期有人照料的大规模空间应用是建造空间站的最终目的。那么，位于太空的空间站究竟能做些什么？今天我们约请全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩和读者聊一聊。

计划于2022年建成的中国空间站。
【我国正在建的空间站，未来在太空都能做什么？】剥去重力掩盖的新颖物理世界
问：太空微重力环境下的物理世界，会呈现哪些新的特点？
答：很多人都看过2013年我国女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器内做的5个物理小实验，感到很震撼、很神奇，因为这些看似平常的小实验在地面重力环境下很难做出来。在地面无法创造出长期的微重力环境，在空间站上则有得天独厚的条件，而且很多物质在微重力环境中都有与众不同的独特现象。
例如，在空间站里水不再往低处流，甚至可以用竹篮打水；液体中密度不同的成分不会发生沉淀和对流；水和蜡烛燃烧都会呈球状，等等。
在空间站微重力环境下，地面重力效应所掩盖的一些次级效应凸显，从而导致流体形态和物理（化学）过程等发生显著变化，影响或改变流动和燃烧机制，也影响到相关的材料（包括生物材料）加工及制备过程。微重力还会对一些基础物理的实验条件产生重要影响，能够以更高的指标和精度开展实验，对重要的基础物理理论进行验证。此外，由于各种生物包括人类的生存和进化一直是在重力环境下实现的，所以微重力环境对生物体及其各层次的影响也会十分显著。因此，微重力环境是开展相关科学研究独特而宝贵的资源。
在空间站内，微重力引起的流体扩散过程成为主要因素；流体中浮力基本消失，液体的约束力来自于表面张力，润湿现象（液体在另一种物体表面的扩散现象）和毛细现象加剧，因此，发展空间站的国家都积极开展微重力物理、微重力生物学和微重力生命科学等领域的研究，同时还进行有关生产制造和加工工艺试验，大力开展微重力应用和试验研究。
研究空间燃烧科学，能增进对燃烧基本原理受重力影响的了解，从而增进对在地面上燃烧的认识，这有助于提高燃烧效率，解决污染、大气变化、全球变暖、火灾等问题。由于人类社会主要依靠燃烧获得能源，提高燃烧效率对社会的影响是巨大的，石油的燃烧效率每提高1％，全世界每年就可以节省几亿桶石油。

蜡烛火焰在地面重力环境中，由于加热后的周围气体密度低而上升、较冷的气体从下面补充进来形成的对流作用，将蜡烛的火焰拉长呈液滴状，并且由于碳黑来不及充分燃烧就被带走，使火焰呈红黄色（左）。在太空失重环境中，没有了对流现象，蜡烛火焰呈球状，碳黑能够充分燃烧，火焰呈蓝色（右）。
研究生物和航天医学的圣地
问：据了解，生物工程和航天医学是开展太空科学研究的重要领域，能否介绍一下这方面的情况？
答：不少国家都在空间站上开展了生物工程方面的实验，这是因为在地面由于重力的作用，在蛋白质溶液中，密度小的会上浮，密度大的会下沉，从而形成对流。这种对流在蛋白质结晶过程中产生漩涡，改变了蛋白质分子结晶的方位，造成晶格杂乱，无法获得足够高品质和足够大的蛋白质结晶。但在空间站微重力条件下，由于没有沉淀和对流的影响，所以能够生产出足够大的高品质的蛋白质晶体，为深入研究蛋白质结构及其功能创造了良好的条件。