“地球是人類的搖籃,但是人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里.”為了擴(kuò)展生存空間,改善人類在地球上的生活質(zhì)量,推動(dòng)社會(huì)全面進(jìn)步,開拓天疆成為人類必然的選擇.嘗試擺脫地球束縛,沖破大氣層阻攔而進(jìn)入“太空”的探索實(shí)踐于上世紀(jì)中葉取得突破.1957年10月4日,以前蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星進(jìn)入太空為標(biāo)志,人類步入了空間時(shí)代.近半個(gè)世紀(jì)以來,人類在衛(wèi)星應(yīng)用、載人航天、登月以及深空探測(cè)等領(lǐng)域的每一次創(chuàng)舉,無(wú)不令人精神振奮,也使得人類的探索精神得到升華.開拓未知天疆世界,開發(fā)利用空間資源寶藏,實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,已經(jīng)成為人類孜孜求索、不懈為之奮斗的宏偉目標(biāo),實(shí)施中的國(guó)際空間站計(jì)劃就是為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生的國(guó)際合作典范.
國(guó)際空間站（International Space Station,簡(jiǎn)稱ISS）由美國(guó)、俄羅斯、日本、加拿大、歐共體成員國(guó)等16個(gè)國(guó)家共同建設(shè),始于1998年,目前組裝工作已接近尾聲.國(guó)際空間站的造價(jià)是 1000億美元,比我國(guó)的長(zhǎng)江三峽工程造價(jià)耗資更多.它的太陽(yáng)能電池供電系統(tǒng),可提供100千瓦的電力,供國(guó)際空間站的運(yùn)行和科學(xué)實(shí)驗(yàn)使用.
組裝完成后的國(guó)際空間站質(zhì)量有400噸,尺寸比一個(gè)足球場(chǎng)還大,其加壓艙的體積為1300立方米,可容納 6至7名宇航員或載荷專家長(zhǎng)期生活和工作.一個(gè)100平方米的住房,如果高3米,其體積為300立方米.建成的國(guó)際空間站加壓艙的體積,大體相當(dāng)于4套 100平方米的住房的體積.
國(guó)際空間站的升空,為空間材料科學(xué)研究提供了相當(dāng)好的條件.它允許空間材料加工設(shè)備占較大的空間,有較大的質(zhì)量,使用較多的電能,工作較長(zhǎng)的時(shí)間.宇航員或載荷專家可參與實(shí)驗(yàn).隨著國(guó)際空間站組裝的進(jìn)展,陸續(xù)會(huì)有一些比較先進(jìn)的空間材料科學(xué)研究設(shè)備進(jìn)入空間站并投入運(yùn)行.
我國(guó)的載人航天工程始于1992年,通過神舟系列飛船的升空,已將三位宇航員送入太空并安全返回.目前已經(jīng)進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室研制階段.隨著大推力火箭的研制,我國(guó)也會(huì)發(fā)射自己的空間站.在我國(guó)的航天器上,正逐步建立我們自己的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和材料加工平臺(tái),提升我們的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和材料加工能力.它包括：
1. 在空間實(shí)驗(yàn)和加工不同類型材料的能力,包括實(shí)驗(yàn)和加工高熔點(diǎn)材料和較大尺寸的材料.
2. 對(duì)材料加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,檢測(cè)和診斷的能力.
3. 科學(xué)家在地面對(duì)材料加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的能力（遙科學(xué)）.
4. 宇航員或載荷專家在空間實(shí)驗(yàn)室和空間站上,可參與材料實(shí)驗(yàn)和加工過程,更換實(shí)驗(yàn)樣品,進(jìn)行設(shè)備維護(hù),并將實(shí)驗(yàn)樣品及相關(guān)數(shù)據(jù),圖像資料帶回地面,供科學(xué)家進(jìn)行分析和研究.
5. 為了獲得更好的微重力水平,減少宇航員或任務(wù)專家活動(dòng),設(shè)備運(yùn)行,航天器調(diào)姿和機(jī)動(dòng)對(duì)微重力水平的影響,要研制隔離振動(dòng)的設(shè)備,將空間材料實(shí)驗(yàn)設(shè)施安裝在隔離振動(dòng)的設(shè)備上,使之運(yùn)行時(shí)有較強(qiáng)的抗干擾能力.
這樣的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和材料加工平臺(tái),正是空間材料科學(xué)家研究工作的舞臺(tái),他們將利用這些設(shè)備和資源,探索微重力條件下材料加工過程的規(guī)律,提升人類對(duì)材料加工過程的認(rèn)識(shí)水平；制造出許多地面上無(wú)法得到的新材料,特別是那些有重大科學(xué)價(jià)值和使用價(jià)值的關(guān)鍵材料.
基于人們對(duì)空間微重力條件下材料形成過程規(guī)律的理解,可以對(duì)地面上的材料加工過程和工藝進(jìn)行改進(jìn),提高材料加工技術(shù)和效率,提升地面上制成材料的品質(zhì)和性能,對(duì)材料產(chǎn)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響.材料加工產(chǎn)業(yè)（如冶金）需要了解材料在高溫下（熔化狀態(tài)）的物理性質(zhì)和相關(guān)參數(shù).在地面上,無(wú)法獲得其中一些重要參數(shù)和物性.如受熔體里重力引起對(duì)流的干擾,我們很難測(cè)量其擴(kuò)散系數(shù).在空間微重力條件下,有可能排除重力引起對(duì)流的影響,比較準(zhǔn)確地測(cè)量其擴(kuò)散系數(shù)和其它一些熱物性參數(shù).依托于先進(jìn)的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和材料加工平臺(tái),科學(xué)家有可能系統(tǒng)地測(cè)量許多重要材料的熱物性參數(shù),推動(dòng)材料加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.
未來空間材料科學(xué)的發(fā)展,不僅會(huì)提高人類對(duì)材料加工過程的認(rèn)識(shí),也會(huì)影響到材料加工產(chǎn)業(yè),進(jìn)而影響到未來人類的生活.
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