太空实验的“大管家”——解码天宫二号空间应用系统总体部

天宫二号空间实验室将开展十余项空间科学与应用实（试）验，共有51件应用载荷。这些实验是如何遴选出来的？每一个科学思想如何通过工程来实现？这么多载荷由谁来统筹管理？这就不能不提到所有空间科学实验的“大管家”——天宫二号空间应用系统总体部。

建立从科学火花到工程实现的桥梁

作为载人航天工程八大系统之一，空间应用系统主要负责空间科学与应用任务的组织管理、工程实施、系统设计集成测试、有效载荷在轨运行管理等，由中国科学院牵头，中科院空间应用工程与技术中心作为总体单位。

当前，我国载人航天工程进入应用发展新阶段，主要任务从探索、突破、掌握载人航天技术向空间科学实验和应用试验转变。天宫二号是目前载人航天历次任务中开展应用项目最多的一次，空间应用系统也承担着更加重要的责任。

“作为总体部，我们要把科学家的科学思想、需求，通过分析，转化为对载荷设备的技术要求，变成工程可实现的语言，可以说建立了从科学思想到工程实现的桥梁。”天宫二号空间应用系统总设计师赵光恒说。

由于空间实验室资源有限，不可能同时开展所有项目，应用系统就需要组织各领域专家对这些项目进行甄选。“为了确保天宫二号上的项目是先进的，我们进行了大量遴选，所选项目要么在科学领域有突破，要么在应用领域有效益。”天宫二号空间应用系统副总设计师吕从民说。

之后，总体部要对立项通过的科学实验进行整体规划，对机、热、电、信息、气、液等多方面的平台资源进行管理分配，再由分系统和承研单位对载荷进行研制。

为此，总体部建设了空间应用系统并行设计与仿真验证系统，结合最新的虚拟现实技术，可以虚拟展现在轨环境状况和载荷工作场景，以实现应用系统的整体任务效能最优。天宫二号在轨运行阶段，科学家还可以通过虚拟验证系统沉浸在虚拟的载荷系统环境中，以提高任务效率和可靠性。

太空实验的“大脑中枢”

天宫二号应用载荷的研制工作由数十家单位承担，总体部将应用系统任务进行了科学合理的分解，设置了17个分系统，分系统下又设子系统，并建立了系统性的管理和技术文件规范体系，从元器件的选用到研制的流程，确保所有过程都受控。

为了确保送入太空的实验设备都能良好运转，按照科学家的设想取得丰富成果，所有载荷还要通过层层测试和试验，来验证工程师们研制出来的是不是科学家们想要的。

“我们采用柔性测试的方法，使系统测试和软件第三方测评具备强大的测试验证能力，无论是诸如天地量子通信控制软件这样实现复杂控制算法的软件，还是几十台高精尖实验设备的复杂系统，都可以对它们进行充分测试。”系统测试室副主任王金波说。

在天宫二号在轨运行阶段，空间应用系统有效载荷运控中心是整个空间应用实（试）验的“大脑中枢”，负责统一指挥与调度所有有效载荷。

“从地到天的指令发送和从天到地的应用数据传输都将在这里实现。”运控中心主任郭丽丽说，“不管太空实验多么复杂，运控中心就像在太空运营一盘巨大的电子游戏，通过应用需求分析、时间窗口计算、资源调配等，确保各种不同类型的有效载荷有序、高效在轨开展工作。

引领中国空间科学与应用发展

我 国载人航天工程实施以来，空间应用系统已组织研制了500多台套有效载荷，在神舟系列飞船以及天宫一号上成功开展了50余项空间科学与应用研究实（试） 验，取得了一批具有重要价值的科学与应用成果，推动我国空间科学与应用发展从跟踪积累到酝酿突破，水平显著提升，一些领域加快走向世界前列。

——对地观测及地球环境监测方面，神舟三号中分辨率成像光谱仪、神舟四号多模态微波遥感器、天宫一号高光谱成像仪等推动了我国相关应用技术的跨越发展。

——空间科学研究及空间探测方面，开展了空间细胞培养、蛋白质结晶、半导体光电子、复合胶体晶体生长等实验，以及宇宙伽玛射线暴和太阳高能辐射空间天文探测试验等，取得一批重要研究成果。

——空间应用新技术方面，国内首次实现从空间飞行器上在轨释放微小卫星，成功开展了对无源非合作目标的伴随飞行技术试验。

——空间环境预报方面，发布太阳活动、空间辐射、地磁指数、大气参数等预报和空间环境效应预报，为载人航天器提供了空间环境安全保障。

此刻，天宫二号空间实验室已经遨游太空，它将为我国空间科学与应用发展带来哪些新的惊喜，让我们拭目以待！