把空间站装进大装置，分几步？

重大仪器设备无法搬上太空怎么办？能不能在地球上建一个模拟真实宇宙空间的科研平台？

2月27日，哈尔滨工业大学联合中国航天科技集团建设的“空间环境地面模拟装置”正式通过验收，这些问题都找到新的答案。这座被誉为“地面空间站”的大科学装置，承载着航天科研人员为国家需要而奋斗的决心，有望带领人类探索更多太空奥秘。

在地面造“太空”

在距离地球400多公里的轨道上，中国空间站遨游苍穹。不过，很多人想不到，在祖国东北的黑土地上，也有一座“空间站”。

这座正式称呼叫作“空间环境地面模拟装置”的庞然大物，位于哈尔滨新区科技创新城的园区中，是4栋实验楼的结合体。园区由哈尔滨工业大学负责建设，目的非常明确——让很多本来需要上太空才能进行的实验，在地面也可完成。

哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院院长、该装置常务副总设计师李立毅介绍，“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大类空间环境因素。

空间环境地面模拟装置中的火星尘舱

月尘舱、火星尘舱、高速粉尘舱、系统级综合辐照试验舱……走进空间综合环境实验楼，如同步入科幻小说中的星际赛博世界，航天员们可以在这里体验和适应月球、火星等星球的表面环境。

空间等离子体科学实验楼则由两具直径5米、相当于三层楼高的大型真空模拟舱占据“C位”。哈尔滨工业大学空间等离子体物理研究室副研究员金成刚说，这个实验装置相当于把地球与太阳间的地球磁场装到一个真空罐里，可以模拟研究距地表20公里到太阳之间的近地和临近空间环境，并且已在国际上首次实现三维地球磁层空间等离子体环境模拟。

“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的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。”哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院副院长闫继宏说。

用120%的努力创造奇迹

哈尔滨工业大学素有“中国航天第一校”的美誉，很多教师的科研项目都与航天有着千丝万缕的联系。早在2005年，哈尔滨工业大学就着手与中国航天科技集团组建团队，筹建空间环境与物质相互作用基础科学问题的研究平台。

“空间环境导致航天故障频发，成为制约航天器长寿命和高可靠运行的关键所在。”李立毅回忆说，科技攻关就是要奔着问题去，要优先解决最紧迫的难题。

2015年9月，“空间环境地面模拟装置”正式获批，成为“十二五”启动建设的国家重大科技基础设施之一。

技术难度大、周期长、风险高，都是设施建设者要闯过的关卡，但最大的困难是几乎没有经验可以借鉴。“从零起步，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如是形容。

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，因为那时电网功率最低、影响最小；赶上设备进场，即使是暴雪天，团队成员也甘愿冒着零下30多摄氏度的低温徒手搬运；为了测出最理想的指标，学校师生连续一个月，每天花上五六个小时“隔绝”在近零磁环境中反复验证……在空间磁环境模拟与研究系统主任设计师潘东华看来，从“初生牛犊不怕虎”挑战技术极限，到“把天方夜谭变成现实”，凝结着每个人的智慧与心血。　

空间环境地面模拟装置中的近地空间等离子体环境模拟系统

正如哈尔滨工业大学党委书记熊四皓所言，“规格严格，功夫到家”八字校训精神，既是老一辈哈工大“八百壮士”奋斗历程的缩影，也是新时代哈工大人在国家交与的重大任务面前不改的初心。

磁场效应源源释放

不仅为我国航天器在轨安全服役、宇航员长期太空驻留提供研究平台，更持续聚焦航天领域重大基础性科学问题；不仅助力我国载人航天工程建设，更着眼推进深空探测和商业航天发展……“地面空间站”如同一个强大磁场，汇聚着一大批高水平科研成果。

据统计，在建设过程中，项目团队坚持自主创新，实现一系列关键技术突破，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。“地面空间站”各系统已全部投入试运行和开放共享，有力支撑我国多款宇航电子元器件研发和一系列国家重大航天任务。

据了解，包括中国航天科技集团、中国卫星网络集团、中国航天员训练中心、北京大学、南京大学、美国普林斯顿大学、亚太空间合作组织等在内，30多个国家和地区的110余家机构已与装置签署用户协议。

多位专家表示，未来，“地面空间站”以其优秀的综合科研能力，不仅有望成为航天科技“助推器”，在电子信息、人工智能、新材料、生物医学等新兴产业亦可大有作为。

半月谈记者：杨思琪 / 编辑：范钟秀

*本文为《半月谈》2024年第6期内容