你知道被譽(yù)為“地面空間站”的空間環(huán)境地面模擬裝置嗎？在黑龍江哈爾濱，有一片面積接近50個(gè)足球場(chǎng)大小的區(qū)域，這里是我國(guó)航天領(lǐng)域首個(gè)大科學(xué)裝置——“空間環(huán)境地面模擬裝置”所在地。它由哈爾濱工業(yè)大學(xué)與中國(guó)航天科技集團(tuán)聯(lián)合建設(shè)，歷時(shí)19年，于2024年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。

總體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵技術(shù)全球領(lǐng)先。作為一個(gè)面向全球開(kāi)放的科研共享平臺(tái)，截至目前，“空間環(huán)境地面模擬裝置”已累計(jì)為國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)提供超過(guò)6萬(wàn)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

該裝置能夠綜合模擬真空、輻照、弱磁等九大類(lèi)空間環(huán)境因素，揭示其對(duì)材料、器件、系統(tǒng)及生命體的影響規(guī)律，為航天器的高可靠與長(zhǎng)壽命運(yùn)行、航天員長(zhǎng)期太空駐留等提供關(guān)鍵研究支撐。

“地面空間站”：鑄就叩問(wèn)蒼穹的“金鑰匙”

過(guò)去，一些航天實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)只能“靠天吃飯”，等待宇宙射線的偶然到訪。如今，憑借這個(gè)全球規(guī)模最大、模擬因素最多、功能最全的空間環(huán)境效應(yīng)研究平臺(tái)，我國(guó)科學(xué)家就可以將極端宇宙環(huán)境“搬”回地球，鑄就一把自主叩問(wèn)蒼穹的“金鑰匙”。

走進(jìn)這座獨(dú)特的零磁空間實(shí)驗(yàn)室，科研人員正利用腦磁信號(hào)和雞蛋受精卵、“植物小白鼠”擬南芥等生物樣本，系統(tǒng)探索近零磁場(chǎng)對(duì)生命活動(dòng)的影響規(guī)律。借助七層電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，這里成功模擬出比外太空還微弱50萬(wàn)倍的極端磁場(chǎng)環(huán)境，展現(xiàn)出國(guó)際領(lǐng)先的“中國(guó)精度”。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長(zhǎng) 李立毅：我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候給施工單位的技術(shù)指標(biāo)是0.2納特（磁場(chǎng)強(qiáng)度單位），但我們自己心里邊要達(dá)到的指標(biāo)就是0.02納特，給自己增加一個(gè)10倍的難度。你一定得有追求，做一個(gè)零磁裝置，為什么不做到世界第一。

正是科研團(tuán)隊(duì)自我加壓的極致追求，他們才在這里真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇宙極端環(huán)境的“實(shí)驗(yàn)自由”。

這個(gè)直徑5米、有著三層樓高的銀色大家伙，被科學(xué)家親切地叫作“巨型微波爐”，它是我國(guó)自主研制的大型真空模擬艙，在全球首次精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了三維地球磁層的等離子體環(huán)境。平時(shí)溫和的星云、極光等等離子體，在遇到太陽(yáng)風(fēng)暴的時(shí)候，會(huì)變成億萬(wàn)發(fā)“太空子彈”，嚴(yán)重威脅航天安全。如今，我國(guó)科學(xué)家已能在地面“再造”太陽(yáng)風(fēng)暴，揭開(kāi)宇宙狂暴的奧秘。

李立毅院長(zhǎng)介紹，在空間實(shí)際來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可能要用幾百顆衛(wèi)星，同時(shí)安排在不同的位置測(cè)到不同的數(shù)據(jù)。而實(shí)驗(yàn)裝置能方便科學(xué)家們從整體上把握太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球空間環(huán)境的影響，讓我國(guó)建立起自主的空間環(huán)境模型。

這條20米長(zhǎng)的高速粉塵加速器，就像一枚“超級(jí)電磁炮”，它能把比發(fā)絲還細(xì)的太空粉塵加速到每秒70公里，相當(dāng)于在15秒內(nèi)從北京穿越到上海。這些太空粉塵看似渺小，卻是航天器的隱形殺手。我國(guó)科學(xué)家在這里模擬億萬(wàn)次撞擊，只為給衛(wèi)星和空間站披上最堅(jiān)韌的“太空鎧甲”。

“地面空間站”：將浩瀚星空“壓縮”于一方天地

從接近絕對(duì)零度的超低溫、宇宙級(jí)真空，到強(qiáng)電磁輻射……這座“地面空間站”將浩瀚星空“壓縮”于一方天地。建設(shè)中，團(tuán)隊(duì)突破了零磁場(chǎng)分析設(shè)計(jì)、多環(huán)境因素模擬實(shí)驗(yàn)艙等15項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。

2024年投入使用以來(lái)，該裝置已成功支撐中國(guó)空間站、嫦娥六號(hào)、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星等十余項(xiàng)國(guó)家系列重大航天工程任務(wù)，為中國(guó)載人登月工程提供從材料到組件的關(guān)鍵測(cè)試評(píng)價(jià)，并與國(guó)內(nèi)300多家單位合作，推動(dòng)了2000多個(gè)國(guó)產(chǎn)宇航元器件的研發(fā)。

從稻田起步 鑄就航天基石

在哈工大的“地面空間站”里或許沒(méi)有驚天動(dòng)地的瞬間，卻有無(wú)數(shù)個(gè)日夜的默默堅(jiān)守，和一句“國(guó)家需要，我們就干”的堅(jiān)定信念。

這個(gè)精致的模型，還原的是20世紀(jì)90年代亞洲最大、技術(shù)最復(fù)雜的空間環(huán)境模擬器之一：空間環(huán)境模擬器6號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)KM6，由老一代哈工大人主導(dǎo)研制。

如果說(shuō)今天的“地面空間站”是航天前沿的“實(shí)驗(yàn)室+孵化器”，那么KM6就是它的奠基者與開(kāi)拓者，是中國(guó)載人航天與探月工程背后不可或缺的“地面驗(yàn)證基石”。

在哈工大航天館，“老專(zhuān)家志愿講解團(tuán)”團(tuán)長(zhǎng)王若維正為觀眾講述從KM6、KM8到地面空間站的演進(jìn)之路。當(dāng)年，中國(guó)決定走飛船路線發(fā)展載人航天，而飛船必須通過(guò)嚴(yán)格的空間環(huán)境測(cè)試才能上天。KM6，正是模擬高真空、超低溫、太陽(yáng)輻射三大太空環(huán)境的關(guān)鍵裝備。

哈工大材料科學(xué)與工程學(xué)院退休教師 王若維：這個(gè)項(xiàng)目像“啃硬骨頭”，國(guó)外有好多技術(shù)也對(duì)咱們封鎖，我們國(guó)家在這之前也從來(lái)沒(méi)做過(guò)這么大的空間環(huán)境模擬器。

1994年底，王若維和團(tuán)隊(duì)來(lái)到北京唐家?guī)X的KM6建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，眼前是一片2000畝的稻田，連一條像樣的路都沒(méi)有。他們從修路開(kāi)始，搭建指揮部，王若維擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)指揮。

項(xiàng)目啟動(dòng)之初，國(guó)內(nèi)連合格的鋼材都難以生產(chǎn)，購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口鋼材時(shí)發(fā)現(xiàn)，原料竟是中國(guó)太鋼的鋼坯——國(guó)外買(mǎi)走我們的原料，加工后再高價(jià)賣(mài)回。于是，他們下定決心：回國(guó)自己煉！

從煉鋼、軋制到焊接，團(tuán)隊(duì)全部自主完成。直徑12米的密封法蘭，因運(yùn)輸困難，只能分段制造，再到現(xiàn)場(chǎng)拼焊、精加工。精度要求極高——12米直徑的不平度不能超過(guò)1.5毫米。

三年間，20多位哈工大專(zhuān)家?guī)ьI(lǐng)百余人團(tuán)隊(duì)駐扎在稻田旁的民房里，兩個(gè)春節(jié)未能回家。

1998年，KM6僅一次抽真空就獲得試驗(yàn)成功，保障了1999年神舟一號(hào)順利升空。那一刻，所有付出都化為激動(dòng)的淚水。

哈工大材料科學(xué)與工程學(xué)院退休教師 王若維：那時(shí)候咱們國(guó)家工業(yè)技術(shù)條件跟現(xiàn)在沒(méi)法比，所以這些人都擰成一股繩，憋著一股勁兒，為了我們中國(guó)航天的發(fā)展，一定要做好自己的每一件事。