今年中秋节后的第一个工作日，中国载人航天工程办公室宣布：随着空间实验室任务的圆满收官，天宫二号也圆满完成两年在轨的设计寿命。

两年前的9月15日22时04分，天宫二号在中秋明月的照耀下升空。作为我国第一个真正意义上的空间实验室，天宫二号除了验证航天员中期在轨驻留，还安排了14项体现国际科学前沿和高新技术发展方向的物理学前沿科学、空间科学实验、空间应用与技术试验及51件载荷设备，是目前我国载人航天工程历次任务中开展应用项目最多的一次。其中，有不少上海科学家研制的空间实验装置。如今，这些实验不仅圆满成功，还取得了丰硕的成果。

▲在太空中生长的水稻和拟南芥与地面植物的对比图（植生所供图）

微重力影响拟南芥上千个基因表达

两年前跟随天宫二号上天的，有一个高等植物培养箱。在这个小箱子里，中国科学院上海技术物理研究所精心设计了一套维持生命的灌溉系统，让带上天的水稻和拟南芥种子能在太空微重力环境下生长、开花、结籽。

果然，在轨48天，水稻和拟南芥顺利萌发。尽管生长过程比地面缓慢了不少，但还是完成了从种子到种子的全过程。“我们发现了许多有趣的现象，比如花序轴变短，根和叶长成一团乱麻；水稻叶片吐出的水分不会掉下来，凝成一个大水滴顶在叶片上；植物的生长变得缓慢，也更长寿了。该实验负责人、中国科学院分子植物科学卓越创新中心/上海植物生理生态研究所研究员郑慧琼说，这些奇特的现象都值得细细研究。

在收到天宫二号返回的种子后，科研人员进行了系统的转录组分析，这对解析微重力信号途径的关键的十分重要，将来可进一步用于作物产量与品质的改善。他们已经发现微重力影响了拟南芥上千个基因的表达。现在，从太空返回的拟南芥种子也已发芽，科学家还将仔细研究它们与地面结籽的植物会有何区别。

▲空间冷原子钟示意图（上海光机所供图）

空间冷原子钟提升人类时间精度上百倍

就在天宫二号两岁生日前两个月，《自然-通讯》杂志刊登了来自中国科学院上海光学精密机械研究所的论文：世界上第一台空间冷原子钟已实现预定科学目标，其精度达到3000万年误差小于1秒，将目前人类在太空的时间计量精度提高了1-2个数量级。

在微重力环境下运行高精度原子钟则具有更重要意义，不仅可以对基本物理原理开展验证实验，也可发展更高精度的导航定位系统。但在存在地球辐射带干扰以及复杂的空间环境下，稳定运行一台精密的空间冷原子钟具有极大挑战。

天宫二号空间冷原子钟载荷分系统单位——中国科学院上海光机所研究团队经过十余年的攻关，突破了微重力环境下运行的冷原子钟物理系统、长期自主运行的冷原子制备与操控激光光学系统、铷原子钟超低噪声微波频率源等一系列关键技术，最终在国际上首次实现了冷原子钟的在轨稳定运行。如今，这支团队还在挑战更高水准的技术。

▲研制队伍与天宫二号上的小型化量子终端（技物所供图）

小型化量子密钥分发实验更趋实用

实现从太空中向地面分发量子密钥的，可不只有墨子号量子科学实验卫星。其实，在天宫二号上有一台小型化量子终端可以与地面进行量子密钥分发实验。该项目由中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海分部的多个研究团队——中国科学技术大学潘建伟及彭承志等组成的研究团队、中科院上海技术物理研究所王建宇研究团队等共同承担。它的原始成码率达到1K，误码率不到1.8%，比光纤传输量子密钥高出了十亿倍。

“与墨子号上的设备相比，这台设备更趋于实用化，今后可以用于低轨量子星座，结合小型地面站，组成微纳卫星量子保密通信网络。”中国科学院上海分院院长、该设备研制项目主任设计师王建宇介绍，“在这台设备上，还验证了空地激光通信，做到了基本无误码。”

明年7月，天宫二号将受控离轨。与此同时，我国新一代空间站的研制建设也已在进行初样研制，其首次入轨携带规模相比天宫二号空间实验室将提升10倍以上。

作者：首席记者 许琦敏
编辑：顾军
责任编辑：姜澎

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