中國於四月發射了空間站的核心艙，並於六月將三名宇航員送入太空。儘管空間站可能要到 2022 年底才能完成，但來自世界各地的實驗已經排起了長隊，等待升空。中國科學家告訴《自然》雜誌，中國載人航天工程辦公室（CMSA）已初步批准了 1000 多項實驗，其中幾項已經發射。
在四月之前，國際空間站（ISS）是軌道上唯一的太空實驗室，許多研究人員表示，天宮（或“天上的宮殿”）是對天文和地球觀測以及研究微重力和宇宙輻射如何影響細菌生長和流體混合等現象的受歡迎的補充。
然而，其他人認為，載人空間站成本高昂，更多的是服務於政治目的而非科學目的。
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美國宇航局總部位於華盛頓特區的載人探索與行動首席科學家朱莉·羅賓遜說：“增加科學界進入太空的機會在全球範圍內都有科學益處，無論誰建造和運營平臺。”
華沙國家核研究中心的 天體物理學家阿格涅什卡·波洛補充說：“我們需要更多的空間站，因為一個空間站絕對不夠。”她所在的團隊正在進行一項研究 γ 射線爆發的實驗。
向世界開放
國際空間站於 1998 年發射，是美國、俄羅斯、歐洲、日本和加拿大等航天機構之間的合作伙伴關係（參見“主題的變體”）。自那時以來，它已經容納了3000 多個實驗，但由於美國禁止美國宇航局使用資金與中國合作的規定，中國被排除在外。
儘管計劃在天宮進行的實驗大多涉及中國研究人員，但中國表示，其空間站將向包括美國在內的所有國家的合作開放。
2019 年 6 月，中國載人航天工程辦公室和聯合國和平利用外層空間事務廳（UNOOSA）（該機構促進空間合作）選擇了九項實驗——加上中國初步批准的 1000 項——一旦空間站建成便會升空。聯合國和平利用外層空間事務廳主任西蒙內塔·迪·皮波在維也納表示，這些實驗涉及 17 個國家的 23 個機構。
中國此前發射了兩個小型太空實驗室——天宮一號和天宮二號。這些實驗室搭載了 100 多個實驗，繞地球運行了數年，但已不再在軌道上。
奧斯陸大學的醫學研究員特里西婭·拉羅斯說，空間站提供了全新的設施，中國正在鼓勵以前未在太空嘗試過的實驗。她正在領導一個計劃於 2026 年進行的專案。“他們說，是的，建造你的硬體，使其煥然一新，做一些以前從未做過的事情，然後把它送到我們這裡。”
中國科學院（CAS）高能物理研究所的天體物理學家張雙南說，即使到目前為止批准的大多數專案都由中國研究人員領導，但許多專案都有國際合作者。張雙南為中國載人航天工程辦公室提供諮詢。
“科學家的遊樂場”
天宮號到達的第一個部分是被稱為天和（“天堂和諧”）的核心艙。5 月下旬，一艘名為天舟二號（“天堂之船”）的貨運飛船被送入太空並對接，運送燃料、太空服和實驗裝置。6 月，三名中國宇航員——或“航天員”——乘坐神舟十二號（“神聖飛船”）也進行了對接，進入了這個 17 米長的艙室，這裡將是他們未來三個月的家。
在接下來的一年或更長時間裡，中國載人航天工程辦公室將向天宮號再發射八次任務。其中兩次將運送問天（“探索天堂”）和夢天（“夢想天堂”）艙，這兩個艙將主要用於容納科學實驗（參見“中國的第一個空間站”）。
布里斯班格里菲斯大學的物理學家保羅·德·索薩說，這些將是“科學家的遊樂場”，他開發了用於太空的感測器。
中國科學院空間應用工程與技術中心國際合作主任楊洋說，空間站將有 20 多個實驗架，這些實驗架是帶有封閉式加壓環境的迷你實驗室。楊洋說，在外部，將有 67 個連線點，用於面向地球或天空的研究硬體。一臺強大的中央計算機將處理來自實驗的資料，然後再將資料傳輸回地球。
類器官和暗物質
正在送往新空間站的實驗涵蓋了眾多領域。張教授是 HERD（高能宇宙輻射探測設施）的首席研究員，這是一個涉及義大利、瑞士、西班牙和德國的合作伙伴關係，計劃於 2027 年進行。張教授說，這個粒子探測器將研究暗物質和宇宙射線，耗資約 10 億至 20 億元人民幣（1.55 億美元至 3.1 億美元）。
張教授和波洛也參與了 POLAR-2 專案，該專案將研究來自大型遙遠爆炸的 γ 射線偏振，目標是闡明 γ 射線爆發的特性，甚至可能是引力波。
拉羅斯計劃將健康和癌變腸道組織的 3D 球狀物（稱為類器官）送入太空。她想找出極低重力環境是否會減緩或阻止癌細胞的生長，這可能會帶來新的療法。
來自印度和墨西哥科學家的其他專案將研究星雲的紫外線輻射和來自地球的紅外線資料，以研究氣象條件以及驅動強烈風暴的因素。
拉羅斯指出，儘管許多專案是中國和西方科學家之間的合作，但地緣政治緊張局勢使合作變得更加困難。她說，挪威尚未與中國簽署雙邊協議，這將為她的專案開綠燈。瑞士日內瓦大學的天體物理學家梅林·科勒也參與了 POLAR-2 專案，他補充說，更嚴格地遵守出口法規意味著向中國發送電子硬體的官僚程式增加。
但迪·皮波表示，到目前為止，緊張局勢對聯合國和平利用外層空間事務廳選定的專案的進展沒有影響，並補充說，該機構正在與中國載人航天工程辦公室討論在明年年底前向天宮號傳送更多實驗的計劃。
科學投入的回報
一些科學家認為，載人空間站是浪費金錢——天宮號的成本尚未公開，但國際空間站在其最初十年內的建設和維護成本約為 1000 億歐元（1180 億美元）。
憂思科學家聯盟（一個總部位於馬薩諸塞州劍橋市的倡導團體）的中國安全問題分析師格雷戈裡·庫拉基說：“使用機器人任務，您將獲得更大的科學投入回報。” “在中國，就像在美國一樣，科學家們希望儘可能地做好科學研究，他們更喜歡機器人任務，而政府則希望主要出於政治目的而使用載人航天計劃，這兩種願望之間一直存在緊張關係。”
但其他研究人員指出，儘管衛星為某些觀測提供了替代方案，但對於許多實驗，特別是那些需要微重力的實驗而言，載人空間站是必不可少的。它們為長期觀測、資料處理能力以及宇航員可以執行維護任務和執行實驗提供了場所。
此外，張教授說，天宮號除了容納研究人員的實驗外，還旨在測試載人航天技術，以支援中國的太空探索目標。
由於國際空間站目前的資金僅持續到 2024 年至 2028 年之間的某個時間，因此天宮號最終有可能成為地球上唯一在執行的空間站。
天宮號預計將執行至少十年，中國已經計劃發射其他航天器與之協同工作。中國巡天空間望遠鏡（或“巡天”）是一架兩米光學望遠鏡，將與美國宇航局的哈勃太空望遠鏡相媲美，並將定期與天宮號對接以進行燃料補給和維護。它計劃於 2023 年發射，與哈勃望遠鏡相比，它在觀察深層宇宙方面將擁有更大的視野。
本文經許可轉載，並於2021 年 7 月 23 日首次發表。