今天，我们专门来说说咱们中国的空间站。

在中国空间站中，最先发射上去的是“天和”核心舱。之所以叫核心舱，是因为它确实起到了核心作用，像生命维持系统、生活供电、其他舱段的接驳等所有功能都要整合在其上。把它送入轨道后，其实就已经可以让航天员住进去、长期生活，并且做一小部分太空实验了。

太空实验大都是在实验柜中完成的。中国空间站准备了16个实验柜，其中核心舱里安放4个，今后发射的1号实验舱里5个，2号实验舱里7个。但我们还不能着急，因为毕竟还需要把物资和实验设备运上去，其他舱段也还要嫁接在上面才能开启完整功能运行。

和国际空间站比起来，中国空间站因为是独立开发、主要自己使用的，所以发射进度安排得更紧凑，过程更可控，速度也快很多。从年4月底核心舱上天，到其他舱段和设备就绪，只需要1年多时间就够了。

而国际空间站因为涉及的国家很多，每个国家要发射上去的实验舱或者设备的制造进度不同，所以主要舱段安装完毕大约经历了10年。而10年是一个很久的时间，长到了和中国空间站的设计寿命一样长。要是按那么拖拉的节奏，空间站都落回地球了，还有模块没有接上呢！毕竟参与人数多了，就要牺牲一些效率，这是没办法的事情。

当然，也因为参与者少，所以规模和复杂度可以依照我们自己的需求来。中国空间站规划的总质量是吨出头，不像国际空间站那样扩张出多吨的规模。这种复杂也体现在质量的分布上。我们昨天说到的国际空间站那根巨大的横梁，上面挂接着各国的舱段和设备，但实际上，所有舱段和设备加一起的质量还不如那根横梁的质量大。

因为建造年代不同，所以相同功能的设备，中国空间站在指标上都要更先进。比如太阳能电池板的效率，中国空间站在30%出头，而国际空间站只有15%，所以别看中国空间站太阳能电池板的面积只有国际空间站的一半，但两者的发电功率都是千瓦左右。

空间站内部可供我们使用的空间，和国际空间站内美国、欧航局与日本三个舱段之和差不多大。而且，跟今天的“天和号”设计一模一样的另外一个双胞胎——天和号的备份舱，也可能会发射到轨道上，对接在“天和号”上，这样空间站还能加倍，同时容纳的宇航员数量也会从3个增加到6个。另外两个实验舱——1号和2号也很可能各有一个备份舱，那样的话，中国空间站的有效空间就直接乘以2了。

除此之外，中国空间站装配的各种望远镜的性能参数也都是当前航天器上最先进的，中央电脑的性能也远远超过了国际空间站。

空间站最重要的价值就是科学实验，而科学实验中最核心的就是微重力实验。

微重力是一个要求很苛刻的环境条件，需要重力加速度降低为地表的十万分之一到千分之一。而在中国空间站里，甚至可以达到一千万分之一的超微重力水平。这不但是空间站本身的位置带来的效果，更是由几组超微重力实验柜帮助实现的。

对微重力实验要求最不严格的，就是失去重力后对生物的影响。

重力加速度降低为地表的1/和1/万，虽然数值上相差很大，但两者都不会对人体肌肉与骨骼造成可以感知的差异。我们知道，我们的肌肉和骨骼都在随时感受外界的压力信号，并且适应性地给出反馈。有人的小腿骨折后，拆了石膏，发现小腿瘦了一大圈，就是因为长期不受力，肌肉萎缩了。

骨骼也是如此。现代人出入都有小轿车，上下楼都有电梯，很多人也不注意锻炼身体，所以骨质疏松是大概率事件。而补钙的诀窍也是：一、摄入足够多容易吸收的钙；二、给骨骼不断刺激，提供压力信号，这样成骨细胞才会把吃进来的钙铸造成骨骼。

现在的研究中，长期太空生活，在不额外做训练的情况下，骨骼中的钙就会流失，平均每个月流失骨骼中钙总量的1.5%，其中下肢的大腿骨流失最快，流失量可以超过每个月3%。你可以把它看作股票，仔细一想就知道，这个速度其实挺恐怖，半年就跌去了1/5。

而且，骨钙流失还会带来其他问题——那些流失的钙也要有一个渠道排出身体。走哪个渠道呢？大部分要通过血液带到肾脏，然后尿出去。而经过肾脏后，相当多的部分会凝结为肾结石。

既然骨骼和肌肉会这样，那心脏泵血呢？还有神经系统、免疫系统，也统统是几十亿年来在标准重力环境下演化出来的，突然撤走了重力，它们会怎样呢？这还真是要实际测测才能知道。

对微重力同样没有太高要求的实验，是微重力下的流体力学、燃烧过程。

有人说，这不是有现成结果吗？什么纳维-斯托克斯方程之类的？对。但是，对流、湍流、旋涡等现象都是在重力、浮力，外加扰动的情况下才会出现的，现在少了一种作用力，热量和物质的传导会有什么变化呢？比如说，空间站里的火苗到底是什么形状的呢？虽然能计算，但符合不符合微重力的现实呢？这就要做实验。实验一做发现，空间站里火苗是圆球型的。

其实，即便没有空间站，人类在地面上也能做微重力实验，但都是在特殊制造的抽真空后的高塔里，在物体做自由落体的那段时间里可以做一些实验，顶多持续十几秒钟。燃烧可能还好，要是想研究沙门氏杆菌的生长呢？10秒钟可不够。而在空间站里，想做几年都可以。

对微重力条件要求比较高的典型实验，就是材料学。

比如，在核聚变过程中，把氢的另外2个同位素氘和氚聚合，那需要高温。高温由谁来提供呢？激光。可是，只有很纯的晶体才能受激发出指定频率的光。有这么一种纯度很高的晶体——α-碘酸锂，就是激光器必须用到的。但是在有重力的情况下，这种晶体生长总是成扇形，于是用在激光器上，功率上限就无法突破。

有理论猜测，这是晶体内秉的性质；也有理论猜测，这和重力有关。可到底是什么原因呢？可以拿到空间站里，让它结晶出来看看。如果真的没有扇形结构了，就说明是受到了重力的影响。那今后这方面的材料都可以拿到空间站上制造，说不定中国的核聚变反应堆的进展还会因为空间站而推进一大步呢。

对微重力条件要求非常高的典型试验就是物理学。

比如冷原子的研究，就是把原子的温度降到尽可能低，这时候，一群原子会突然展现出步调一致的属性。这种性质就叫作“玻色-爱因斯坦凝聚”，大量原子的动量都呈现同一个值——零。通常情况下，这种情况不会发生。因为只要有温度，热运动就存在，原子都在平均位置附近振动。而一旦达到这种状态，一些奇特的性质就出现了，比如液体在管道里流动不需要压力推动，而只需要最开始让这些液体流动起来，此后它就会一直流，管壁摩擦、液体内部的粘滞效果好像消失了。

但是，在地球上研究这种状态的原子，理论计算和实验测量总有误差，其中一个误差就来自于重力对原子的影响。虽然科学家在地面上可以使用磁力抵消一部分重力，但总是不能很精确。

而如果搬到空间站的超微重力实验柜中，这种影响就几乎完全消除了。于是，地面上可以把原子冷冻到十亿分之一开尔文的温度，搬到空间站后就有了突破的可能，而且突破幅度理论上还不小，能达到一万亿分之一开尔文。在这样低的温度下，玻色-爱因斯坦凝聚可以维持很长时间，这对基础物理研究的作用非常大。如果你一定要问这种基础研究有什么用，我给你举个例子，比如量子计算机中形成纠缠态的粒子，也是在追求这样的状态。而量子计算机的潜力，毋庸置疑。

现在，中国有了一个设计寿命10年的微重力实验室，就代表至少在未来10年有巨大的科学发展潜能。