新刊速覽：中國空間站的科學研究與應用｜2026年第10期

中國空間站全面建成，開啟了國家太空實驗室新階段。《科技導報》2026年第10期推出了“中國空間站的科學研究與應用專題”，聚焦空間生命科學與微重力物理等前沿領域，系統展示了空間站科學與應用任務布局、研究進展與未來展望。內容涵蓋了空間生物物理、空間生理病理、空間材料科學、微重力流體物理、微重力燃燒科學以及基礎物理等方面的最新成果，呈現了中國科學家在真實空間環境下發現的新現象與重要機理。依托國際領先的科學實驗設施與天地一體化支持能力，中國空間站正成為推動空間科學與應用高質量發展、服務未來載人深空探測與地面技術轉化的高水平研究平臺和創新策源地。

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卷首語

中國空間站——開啟空間科學與應用發展的新征程

作者：顧逸東

作者信息：空間科學與應用技術專家，中國科學院院士。現任中國載人航天工程空間科學首席專家。研究方向為空間科學與應用。

摘要：空間站作為中國規模最大、覆蓋空間科學相關學科領域最全、在軌支撐能力最強的綜合性近地空間研究設施，建立了國際領先的天地一體化科學實驗支持能力，為中國開展高水平空間科學與應用研究提供了千載難逢的發展機遇。

科技新聞

前沿動態

• 多智能體合作設計太陽能電池

• 升溫讓“亞洲水塔”遷移加速

• 多巴胺讓銅電路也能抗氧化

• 圖論或為納米顆粒的新語言

• 長胖后臉也會變“鈍”？

• 直立人牙齒揭示40萬年前北京、河南是一家

• 生命為何總能“按劇本走”

卓越亮點

• 負樣本也能教AI找材料

• 植物借“蛋白招募”重塑根系，實現鹽堿突圍

深度報道

• 韋伯望遠鏡借“鑰匙孔”技巧解鎖更清晰視野

• 從“人工規劃、機器執行”邁向“機器規劃、自主決策”的范式躍遷

科技評論

21世紀的物理學——認知的物理學

作者：李德毅

軍事科學院系統工程研究院

摘要：認知物理學是用物理學的理論和方法解釋人的智能，用物理機器模擬人類的思維活動，認為其依靠暴力思維，把千萬年的人類認知濃縮到今天硅基的機器里面，生成人工智能。認為認知物理學突破了傳統認知科學的邊界，重構了人類對智能本質的底層邏輯和認知框架，物質、能量、結構和時間是人類認知也是機器認知的最基本要素，人的智能和機器智能物理同源，數學同構，操作同序，都基于熵的物理法則；激活機器的鑰匙是時鐘、時序和遞歸；智能時代的“圖靈測試”將不再是主觀測試。解釋了基因進化和認知進化之間的尺度失配問題，把智能從長期以來人類意識的黑箱糾纏和困擾中解放出來，變得透明、物理可解釋，從人類獨有走向人機共生、共融、共成長。提出認知物理學是一場值得認真對待的思想革命，是21世紀的物理學。

本刊專稿

中國空間站科學與應用任務布局、進展和展望

作者：顧逸東

中國科學院空間應用工程與技術中心

摘要：中國空間站自2022年底全面建成以來在軌穩定運行，為中國開展高水平空間科學與應用研究提供了重要的發展機遇。回顧了空間站建造期以來的科學與應用任務規劃和主要考慮，概述了各領域方向研究重點和具有國際先進水平的天體一體化實驗支持能力。空間站在軌運行3年來，在空間生命和物理科學領域取得的主要重要研究進展，獲得了新現象和新機理，應用效益逐步顯現，空間站巡天空間望遠鏡和高能宇宙輻射探測設施等重大空間天文項目也正在抓緊研制，加強科學準備。在未來空間站運行的10~15年內，建議根據不同類型研究，進一步凝聚目標，突出重點，加強科學數據治理，創新研究范式，形成突破態勢，不斷產出前沿科學重大成果、應用研究的系統認知成果和轉化應用顯著效益，推動我國空間科學與應用高水平發展，為建設科技強國做出重要貢獻。

特色專題：

中國空間站的科學研究與應用

植物向重性反應及其在地外定殖中的應用

作者：駱博宇1,2，王麗華1，謝俊燕1，鄭慧瓊1*

1 中國科學院分子植物科學卓越創新中心

2 中國科學院大學

摘要：隨著載人航天技術的發展，植物能否在地球以外的空間微重力條件下長期生長與繁殖已成為本領域的重要研究課題。此外，認識向重性反應機制對于深入理解農作物適應地球重力環境的本質，以及為空間受控生命生態保障系統（controlled ecological life support system，CELSS）選育高產優質農作物都有重要意義。近年來，隨著分子生物學、生理學和細胞生物技術在植物向重性反應與微重力適應性研究中的應用，以及聯合多組學平臺和模擬微重力裝置技術的改進，植物向重性反應機制得到了較為深入的解析。圍繞植物向重性反應和空間微重力植物學的核心科學問題，系統梳理空間植物的生理生化、基因與蛋白質表達、細胞結構、整體水平的表型與發育進程等方面的研究進展，并針對未來載人深空探測中糧食原位生產存在的系統理論構建和密閉培養模式下的資源受限等問題和挑戰進行討論與展望。

空間骨丟失研究進展與中國探索

作者：宋靜儀1，張翠2，錢唯1，王金福1，吳夢瑞1*，余路陽1,2,3*

1 浙江大學生命科學學院

2 浙江大學麗水生命健康聯合創新中心

3 哈爾濱醫科大學基礎醫學部

摘要：長期微重力環境可導致航天員發生顯著骨丟失，嚴重影響其健康并制約深空探測任務實施。系統綜述了微重力環境下骨丟失的發生機制、實驗研究進展及主要防護措施，并總結了中國在該領域的相關研究成果。研究表明，失重環境可導致骨形成與骨吸收失衡，表現為破骨活性增強、成骨功能受抑，并伴隨骨細胞異常凋亡及鈣代謝、內分泌紊亂，從而導致骨量丟失。人類航天員在軌研究、動物實驗及地面模擬研究進一步揭示了失重對骨組織結構與功能的多層次影響。現有運動、營養、藥物和機械刺激等干預措施雖可部分緩解骨丟失，但仍存在療效有限等問題。未來需結合多組學研究與模擬模型，深入闡明失重性骨丟失機制并優化綜合防護策略。

中國空間腫瘤學研究的機遇與挑戰

作者：胡文濤1，裴煒煒1，韓培2*，周光明1*

1 蘇州大學蘇州醫學院放射醫學與防護學院，放射醫學與輻射防護國家重點實驗室，輻射損傷與救治江蘇省高校重點實驗室，江蘇省高校放射醫學協同創新中心

2 中國科學院空間應用工程與技術中心

摘要：空間腫瘤學是利用空間特殊環境開展腫瘤發生、演進、診斷和治療等相關基礎和應用基礎研究的一門新興學科。概述了空間腫瘤學的研究背景與科學意義，梳理了國內外相關研究計劃與進展，重點闡述了空間輻射環境下正常細胞癌變和癌細胞死亡2大方向的機制研究現狀，包括DNA損傷修復、非編碼RNA調控、細胞骨架動力學、線粒體互作及微環境重塑等。當前該領域面臨的關鍵科學問題包括空間復雜輻射環境下癌癥發生的量效關系不明確、抑癌分子機制待驗證、個體輻射敏感性差異不清等。中國已建成空間站和地基模擬平臺，形成平臺與研究網絡優勢。建議重點圍繞5大科學問題（量效關系、致癌機制、個體差異、癌細胞應激、微環境調控），分短期（建數據庫與協作網）、中期（拓癌種與促轉化）、長期（建理論體系與保深空健康）3個階段系統推進，構建完整的空間腫瘤研究理論體系，為人類生命健康保障與癌癥防、診、治提供新策略。

中國空間站無容器材料實驗：技術創新與科學貢獻

作者：余建定1,2, 吳成鐵1, 馬萍2, 張陳晨2, 楊波2, 解文軍3, 趙九洲4, 何杰4, 王建忠5, 吳琛6, 王剛7, 湯浩嵐8, 楊森9

1 中國科學院上海硅酸鹽研究所

2 中國科學院空間應用工程與技術中心

3 西北工業大學物理科學與技術學院

4 中國科學院金屬研究所

5 西北有色金屬研究院金屬多孔材料全國重點實驗室

6 浙江大學材料科學與工程學院

7 上海大學核電關鍵材料全國重點實驗室

8 中國科學技術大學巖石圈演化與環境演變全國重點實驗室

9 西安交通大學物理學院

摘要：中國空間站（China Space Station，CSS）無容器材料實驗柜（containerless materials rack，CMR）于2021年成功在軌運行，是當前國際先進的空間材料實驗平臺。綜述了CMR的技術創新、運控體系與重要科學成果。在技術方面，CMR采用半導體激光與CO2激光耦合加熱，靜電位置控制精度±0.1 mm，真空度優于10?4 Pa，可提供最高3個大氣壓的加壓環境，單盒可容納29顆樣品，材料適用范圍涵蓋導電金屬與非導電的氧化物、玻璃、半導體等多種體系。CMR已開展22個科學實驗項目，累計完成1005顆樣品的在軌實驗，在軌實測最高加熱溫度達3100℃以上。在難熔合金、金屬功能材料、生物活性玻璃和行星科學模擬物等領域，精確測定了多種合金熔體在深過冷狀態下的密度、黏度、表面張力等熱物性參數，揭示了表面波?渦旋復合組織、共晶解耦、液?液相分離、偏晶相選擇凝固和單晶定向生長等微重力獨有的凝固機制；制備了結構均勻的高活性Ca?Ti?Si生物活性玻璃；首次實現了隕石球粒與富鈣鋁難熔包體（calcium?aluminum?rich inclusions，CAI）的空間凝固模擬，揭示了硅擴散受限主導的星云礦物演化機制。研究結果表明，CMR的成功研制與高效運行使中國空間材料科學實驗能力達到或超越國際先進水平，為新材料研發、地面工藝優化以及深空探測的就地資源利用（in?situ resource utilization，ISRU）奠定了堅實的科學和技術基礎。

中國空間站高溫材料科學研究進展

作者：羅興宏1, 劉學超2, 潘秀紅2, 楊曉光3, 曹崇德4, 張興旺3, 尹志崗3, 吳金良3, 湯明輝5, 董持衡5, 王棟樑5, 張現平5, 馬衍偉5, 金敏6, 韓琳7, 越方禹8, 張桂圓1, 李洋1, 楊健9, 張佼9, 孫寶德9

1 中國科學院金屬研究所

2 中國科學院上海硅酸鹽研究所

3 中國科學院半導體研究所

4 西北工業大學物理科學與技術學院

5 中國科學院電工研究所

6 上海電機學院材料學院

7 山東大學海洋研究院

8 華東師范大學物理與電子科學學院

9 上海交通大學材料科學與工程學院

摘要：空間微重力環境能夠消除因重力所引發的浮力對流、器壁效應等干擾因素，為材料科學研究提供了獨特的實驗條件。為探究空間環境下材料制備的新規律，研發在地面難以獲取的高性能新材料，回顧了自2022年中國空間站夢天實驗艙高溫材料科學實驗柜入軌以來，利用該實驗柜開展的19項空間材料科學實驗的整體進展情況。同時，著重介紹了拓撲超導單晶制備、多元半導體合金生長、柔性半導體晶體制備、鐵基超導材料制造、鋁硅合金凝固、雜質偏析機理研究6項代表性項目的研究成果。研究顯示，微重力環境能夠有效促進材料組分均勻性、晶體完整性、結晶質量以及摻雜濃度等方面的提升，進而改善材料性能，相關成果為空間材料科學研究及未來的空間原位制造提供了重要的實驗依據和理論支撐。

顆粒介質的侵入動力學重力作用

作者：厚美瑛1, 程可2, 李拓3, 喬志宏4, 丁建智4, 李響4, 孫維4

1 中國科學院物理研究所

2 海南師范大學物理與電子工程學院

3 寧波教育學院人工智能學院

4 中國科學院空間應用技術與工程中心

摘要：為探究低重力條件下顆粒介質的侵入動力學及其重力依賴特性，可為月球和小行星探測、模擬低重力地質過程及太空粉末加工技術等工程應用提供支撐。通過落塔實驗測量圓柱體勻速穿過顆粒床時的阻力與穿入速率相關性的重力敏感依賴規律，以及在中國空間站變重力柜提供的0~1g不同重力環境中，利用高精度霍爾傳感器陣列跟蹤單個磁球在振動流化顆粒介質中的運動軌跡，發現阻力在0g條件下隨移動速度顯著增大，而在1g條件下速率相關性明顯減弱；進一步的空間站實驗發現標度化阻尼系數和靜壓力系數存在顯著的重力依賴關系。這些發現為小行星探測、月球基地建設中涉及的顆粒介質力學提供了重要依據，并深化了對顆粒分離（巴西果效應）和行星形成過程的理解。

軟物質和復雜流體的微重力研究展望

作者：歐陽文澤1, 徐升華1,2*, 王育人1,2, 周宏偉1, 鄭中玉1, 李偉斌1

1 中國科學院力學研究所微重力重點實驗室

2 中國科學院大學工程科學學院

摘要：借助微重力環境的獨特條件，研究軟物質和復雜流體體系有著重要的科學意義和應用價值。介紹了軟物質和復雜流體，以及相應的微重力研究的特點。特別是中國空間站的建立和運營，給軟物質和復雜流體的微重力研究提供了有力支持。綜述了軟物質和復雜流體微重力研究領域內的國內外研究現狀，分析了研究中所面臨的挑戰和困難，包括空間資源的有限性、實驗技術和設備的局限性、理論與實驗的結合等問題。展望未來，指出了未來軟物質和復雜流體微重力研究的焦點問題，提出了開發更為先進的微重力實驗設備和技術的愿景。鑒于軟物質和復雜流體的微重力研究的特點，建議結合物理、化學、生物、材料等多學科知識，進行跨學科、跨機構研究，同時開展國際合作，共同推動該領域的蓬勃發展。

空間站微重力燃燒研究分析與展望

作者：劉有晟1,2,3

1 清華大學燃燒能源中心

2 清華大學能源與動力工程系

3 清華大學熱科學與動力工程教育部重點實驗室

摘要：微重力燃燒研究通過消除浮力對流的影響，揭示了燃燒現象的本征特性與深層機理。自20世紀中葉微重力液滴燃燒模型提出以來，美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）以落塔實驗設施的牽引，搭配航天飛機實驗及多國合作，使國際空間站（International Space Station，ISS）的液滴、氣體與固體燃燒實驗推動了基礎燃燒科學的跨越式發展。例如，ISS實驗首次觀測到液滴冷火焰現象，驗證了低溫氧化路徑的可持續性；層流射流火焰的湍流轉捩機制、碳煙殼形成機理等研究為地面燃燒技術優化提供了新視角。此外，空間站的火焰熄滅極限、材料可燃性測試數據對航天器防火安全標準提出了根本性修正需求。中國空間站的燃燒科學實驗柜（2022年啟用）在近可燃極限和基礎燃燒研究、微重力下材料著火特性和防護研究、重要應用燃燒機理及轉化研究等領域布局實驗。然而，中國在基礎理論驗證、實驗裝備多樣性及國際合作深度上仍存差距。未來需結合落塔實驗、天基平臺及多學科交叉研究，進一步聚焦微重力燃燒前沿問題，服務載人航天安全與地面能源創新。

空間站微重力復雜等離子體實驗載荷與科學研究進展

作者：杜誠然1, 馮巖2, 王曉鋼3, 張立憲4

1 東華大學物理學院，磁約束核聚變教育部研究中心，紡織行業先進等離子體技術與應用重點實驗室

2 蘇州大學物理科學與技術學院，等離子體物理與技術研究所，前沿材料物理與器件省高校重點實驗室

3 哈爾濱工業大學物理學院，空間環境與物質科學研究院

4 中國科學院空間應用工程與技術中心

摘要：復雜等離子體是由電離氣體與介觀顆粒組成的一種復雜系統，作為軟物質的等離子體態，在基礎物理與應用研究方面具有重要的意義與價值，也一直是空間站微重力實驗的重要組成部分。討論了復雜等離子體的基本性質，著重描述了顆粒充電機制與測量方法，分析了顆粒相互作用原理與外場受力情況。介紹了和平號空間站與國際空間站4代實驗載荷的技術特點，涵蓋顆粒光致帶電以及直流與射頻等離子體放電，綜述了6個具有代表性的研究課題，包括電荷誘導顆粒凝結、三維結晶與熔化、雙分散復雜等離子體相分離、電流變效應與鏈結構自組織、放電極性反轉誘發塵埃聲波與頻率同步現象、顆粒流驅動流體渦旋，并結合實驗室匹配研究進行了對比分析。最后，介紹了未來國際空間站與中國空間站實驗載荷的初步設計方案與主要功能。

政策建議

地方財政支持高水平省級實驗室建設的成效、困境與提升路徑

作者：譚天驕, 玄兆輝*

中國科學技術發展戰略研究院

摘要：省級實驗室是中國實驗室體系中的重要組成部分，如何利用好地方財政資金支持省級實驗室建設、實現區域科技戰略目標具有重要意義。基于實地調研和統計數據，梳理中國省級實驗室建設成效，總結財政支持在省級實驗室建設中存在的問題，主要包括財政投入分散、未能形成多方共建投入方式、資金使用機制僵化、投入方向有失偏頗等。提出未來可以通過精簡整合省級實驗室、完善多元化投資機制、破除體制機制障礙、建立財政有序退出機制等措施，進一步推進高水平省級實驗室建設。

科技人文

劉永坦院士：打造中國海防新體制雷達

作者：王公1, 周廣剛2*, 張萬松2

1 中國科學院自然科學史研究所

2 中國石油大學（北京）理學院

摘要：劉永坦是中國著名的雷達專家，中國科學院院士、中國工程院院士，“時代楷模”榮譽稱號和國家最高科學技術獎獲得者。梳理了劉永坦研制中國海防新體制雷達的歷程。在面對國防安全需求時，他帶領團隊突破西方國家封鎖，進行中國新體制雷達的方案論證、實驗搭建，實現理論突破及應用實踐，使中國新體制雷達關鍵核心技術達到國際先進水平，大大提升了中國的國防實力。展現了他熱愛祖國、勇攀高峰、潛心研究、敢于創新、大力協同、淡泊名利的科學家精神。

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《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。