載人航天是人類空間活動重要組成部分，20多年來，通過“神舟”系列飛船和“天宮”空間實(shí)驗(yàn)室開展了50余項(xiàng)空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，在天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室上還將開展一系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中空間冷原子鐘和天-地量子密鑰分配兩個(gè)項(xiàng)目瞄準(zhǔn)當(dāng)前國際物理科學(xué)的熱點(diǎn)和前沿，將努力搶占國際微重力基礎(chǔ)物理研究的制高點(diǎn)。

    我國計(jì)劃2020年前后建設(shè)長期運(yùn)行的載人空間站，將成為我國國家級的太空實(shí)驗(yàn)室，研究內(nèi)容涵蓋大部分空間科學(xué)領(lǐng)域，預(yù)期將開展數(shù)百項(xiàng)空間科學(xué)項(xiàng)目。

    利用空間站具備持續(xù)的較高微重力水平和航天員參與的條件，將開展系列微重力科學(xué)研究。開展基礎(chǔ)流體、復(fù)雜流體和軟物質(zhì)、兩相流、分散體系研究等微重力流體科學(xué)研究，開展與能源動力相關(guān)的燃燒科學(xué)研究，開展金屬合金定向凝固和深過冷、納米膠體晶體、材料熱物性測量等空間材料研究，以及干細(xì)胞、三維生物組織培養(yǎng)、蛋白質(zhì)科學(xué)等生物技術(shù)研究。

    在微重力基礎(chǔ)物理研究方面，利用空間站微重力條件開展pK量級（地面無法企及）極低溫區(qū)的超冷原子物理實(shí)驗(yàn)，研究獨(dú)特的量子力學(xué)波動性和量子相干性；建立穩(wěn)定度為10-18量級的空間高精度時(shí)間/頻率系統(tǒng)，開展精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)、引力紅移等基礎(chǔ)物理研究和應(yīng)用研究；開展量子調(diào)控及量子通訊研究，包括量子存貯中繼、量子糾纏交換和糾纏純化以及空間廣域量子密鑰分發(fā)等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。

    在生命科學(xué)方面，將安排一系列實(shí)驗(yàn)研究生命在太空環(huán)境下響應(yīng)機(jī)理、與生命起源相關(guān)的前沿探索。

    在空間地球科學(xué)方面，利用空間站的非太陽同步低軌道對地觀測條件，將開展具有特色的全球變化研究，進(jìn)行全球變化前沿研究和資源環(huán)境應(yīng)用研究，并推動空間地球科學(xué)研究長足發(fā)展。

    在空間天文方面，安排了具有很強(qiáng)國際競爭力的高精度大型空間光學(xué)設(shè)施，將開展多色成像和光譜巡天，研究宇宙加速膨脹與暗能量屬性，研究星系、類星體、恒星與黑洞的形成和演化等，計(jì)劃裝載采用創(chuàng)新技術(shù)的高能宇宙輻射探測設(shè)施。

    為支持空間科學(xué)與應(yīng)用研究，計(jì)劃在空間站艙內(nèi)建設(shè)十余個(gè)高功能密度的科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，艙外裝載暴露載荷，構(gòu)建天地一體化的信息系統(tǒng)，并通過聯(lián)合空間科學(xué)相關(guān)研究中心和學(xué)科實(shí)驗(yàn)室等，加強(qiáng)科學(xué)研究、數(shù)據(jù)利用和成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

    空間站具備運(yùn)營時(shí)間長、航天員參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、設(shè)備可維修升級、能夠通過飛船進(jìn)行補(bǔ)給和回收科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品等獨(dú)特的優(yōu)勢，將開展系列化的空間科學(xué)研究。我國正在制定相關(guān)的科學(xué)計(jì)劃，包括重力生物學(xué)研究計(jì)劃、復(fù)雜流體和分散體系研究計(jì)劃、微重力金屬合金計(jì)劃、空間超冷原子物理研究計(jì)劃、宇宙燈塔計(jì)劃、非同步軌道地球科學(xué)研究計(jì)劃等，開展具有國際前水平的研究，瞄準(zhǔn)微重力環(huán)境下物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律、暗能量和暗物質(zhì)本質(zhì)、宇宙形成演化、超冷原子體系及其獨(dú)特的量子力學(xué)性質(zhì)、生命現(xiàn)象本質(zhì)等前沿和基礎(chǔ)科學(xué)問題，將力爭在宇宙學(xué)、天體物理學(xué)、生命科學(xué)和物理科學(xué)等領(lǐng)域取得革命性的新發(fā)現(xiàn)。

    空間站的空間科學(xué)計(jì)劃如能落實(shí)，將成為我國規(guī)模最大、綜合性最強(qiáng)、科技產(chǎn)出期望值很高的空間科學(xué)計(jì)劃。相信通過空間站這個(gè)國家級實(shí)驗(yàn)室，將使我國空間科學(xué)與應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)行列，做出一批具有國際影響的重大發(fā)現(xiàn)，推動我國空間科學(xué)整體水平的提高。

    （作者為中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員）