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即将在 2016 年下半年发射的“天宫二号”空间实验室，将开展十余项科学实验。科学家还瞄准预计在 2020 年前后建成的中国空间站，期待获得革命性发现。中国载人航天工程总设计师周建平此前在受访时说，空间实验室任务的各次飞行都安排了多项空间科学实验。6 月 2 日，中国科学院空间应用工程与技术中心高级顾问顾逸东院士在中科院分学部学术报告会上介绍了“天宫二号”的部分空间科学任务。
“天宫二号”：开展一定规模的空间科学与应用研究
比如“空—地量子密钥分配与激光通信试验”。密钥分发是实现“无条件”安全的量子通信的关键步骤，这项试验将验证量子密钥分发的核心环节，在天地间传输密钥。
全球首颗量子科学实验卫星将在 2016 年 7 月发射，全球首条远距离量子保密通信干线“京沪干线”将在 2016 年内建成。“‘天宫二号’将为中国建立实用化、覆盖全球的量子保密通信网络进行体制验证。”顾逸东说。
再如“伽马暴偏振探测”项目，将对伽马暴和太阳耀斑进行高灵敏度偏振观测。“可望开辟伽玛射线偏振探测天文新窗口。”顾逸东说。
“天宫二号”搭载的伽马暴探测设备由中国科学院与瑞士日内瓦大学联合研制，这台设备比过去国际上类似仪器的探测效率高数十倍，中欧科学家合作研究揭示宇宙结构、起源、演化问题。
此外，“天宫二号”还将搭载全球首台冷原子钟，开展“液桥热毛细对流实验研究”、“多样品材料空间生长实验”、“空间高等植物培养实验”等项目。
“天宫二号”热毛细对流空间实验项目主任设计师、中国科学院力学研究所研究员康琦解释，为生产出高质量的半导体材料，就要科学控制单晶硅在晶体生长过程中浮力对流和热毛细对流的影响，而太空特有的微重力环境将使科学家深入剖析热毛细对流的真实过程。
空间站和光学舱：建成国家级太空实验室
“天宫二号”与“天宫一号”相同，均为长期在轨自动运行、短期载人的飞行器，是为未来的长期性空间站建设做准备。
周建平介绍，中国计划在 2020 年前后建成的空间站总体构型是三个舱段、一个核心舱、两个实验舱，每个舱都是 20 吨级，整体呈T字构型。空间站还可根据空间科学研究和应用需要对接更多舱段。
这个国家级太空实验室将在科学研究方面独具优势。顾逸东举例说，首先，航天员可以参与建造、维护升级和科学研究;其次，具备舱内外实验条件;第三，可开展系列性科学研究。
“在‘天宫二号’上航天员就将参与科学实验。”他说，计划种植水稻、拟南芥等植物，考察长日照和短日照的不同生长情况。
据介绍，空间站上的科学与应用研究包括空间生命科学和生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学等方面。特别是“空间应用新技术试验”，将在新一代空间通信与信息技术、激光能量传输、微小卫星、航天元器件与部件、遥科学、智能机器人、空间增量制造、空间核电技术等领域寻求突破。
周建平此前还透露，会单独发射一个十几吨的光学舱，与空间站保持共轨飞行状态。该舱内将架设一套巡天望远镜，像是“宇宙之眼”。
“以接近哈勃太空望远镜的分辨力和比其大 300 倍的视场，开展多色测光和无缝光谱巡天。”顾逸东说，这台望远镜将用于研究宇宙加速膨胀、暗能量本质、银河系三维结构、天体形成与演化规律等，争取获得革命性的新发现。
中国将于 2020 年左右建成的空间站，将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地，在轨运营 10 年以上。中国载人航天工程第三步的空间站建设，初期将建造三个舱段，包括一个核心舱和两个实验舱，每个规模 20 多吨。基本构型为T字形，核心舱居中，实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。随后，空间站运营期间，最多的时候，将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。“整个系统加起来将达 90 多吨。2020 年空间站建好后，将随即投入正常运营，开展科学研究和太空实验，促进中国空间科学研究进入世界先进行列，为人类文明发展进步作出贡献。
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