新刊速览：中国空间站的科学研究与应用｜2026年第10期

中国空间站全面建成，开启了国家太空实验室新阶段。《科技导报》2026年第10期推出了“

中国空间站的科学研究与应用 专题

”，聚焦空间生命科学与微重力物理等前沿领域，系统展示了空间站科学与应用任务布局、研究进展与未来展望。内容涵盖了空间生物物理、空间生理病理、空间材料科学、微重力流体物理、微重力燃烧科学以及基础物理等方面的最新成果，呈现了中国科学家在真实空间环境下发现的新现象与重要机理。依托国际领先的科学实验设施与天地一体化支持能力，中国空间站正成为推动空间科学与应用高质量发展、服务未来载人深空探测与地面技术转化的高水平研究平台和创新策源地。

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卷首语

中国空间站——开启空间科学与应用发展的新征程

作者：顾逸东

作者信息：空间科学与应用技术专家，中国科学院院士。现任中国载人航天工程空间科学首席专家。研究方向为空间科学与应用。

摘要：空间站作为中国规模最大、覆盖空间科学相关学科领域最全、在轨支撑能力最强的综合性近地空间研究设施，建立了国际领先的天地一体化科学实验支持能力，为中国开展高水平空间科学与应用研究提供了千载难逢的发展机遇。

科技新闻

前沿动态

• 多智能体合作设计太阳能电池

• 升温让“亚洲水塔”迁移加速

• 多巴胺让铜电路也能抗氧化

• 图论或为纳米颗粒的新语言

• 长胖后脸也会变“钝”？

• 直立人牙齿揭示40万年前北京、河南是一家

• 生命为何总能“按剧本走”

  
  

卓越亮点

• 负样本也能教AI找材料

• 植物借“蛋白招募”重塑根系，实现盐碱突围

  
  

深度报道

• 韦伯望远镜借“钥匙孔”技巧解锁更清晰视野

• 从“人工规划、机器执行”迈向“机器规划、自主决策”的范式跃迁

科技评论

21世纪的物理学——认知的物理学

作者：李德毅

军事科学院系统工程研究院

摘要：认知物理学是用物理学的理论和方法解释人的智能，用物理机器模拟人类的思维活动，认为其依靠暴力思维，把千万年的人类认知浓缩到今天硅基的机器里面，生成人工智能。认为认知物理学突破了传统认知科学的边界，重构了人类对智能本质的底层逻辑和认知框架，物质、能量、结构和时间是人类认知也是机器认知的最基本要素，人的智能和机器智能物理同源，数学同构，操作同序，都基于熵的物理法则；激活机器的钥匙是时钟、时序和递归；智能时代的“图灵测试”将不再是主观测试。解释了基因进化和认知进化之间的尺度失配问题，把智能从长期以来人类意识的黑箱纠缠和困扰中解放出来，变得透明、物理可解释，从人类独有走向人机共生、共融、共成长。提出认知物理学是一场值得认真对待的思想革命，是21世纪的物理学。

本刊专稿

中国空间站科学与应用任务布局、进展和展望

作者：顾逸东

中国科学院空间应用工程与技术中心

摘要：中国空间站自2023年底全面建成以来在轨稳定运行，为中国开展高水平空间科学与应用研究提供了重要的发展机遇。回顾了空间站建造期以来的科学与应用任务规划和主要考虑，概述了各领域方向研究重点和具有国际先进水平的天体一体化实验支持能力。空间站在轨运行3年来，在空间生命和物理科学领域取得的主要重要研究进展，获得了新现象和新机理，应用效益逐步显现，空间站巡天空间望远镜和高能宇宙辐射探测设施等重大空间天文项目也正在抓紧研制，加强科学准备。在未来空间站运行的10~15年内，建议根据不同类型研究，进一步凝聚目标，突出重点，加强科学数据治理，创新研究范式，形成突破态势，不断产出前沿科学重大成果、应用研究的系统认知成果和转化应用显著效益，推动我国空间科学与应用高水平发展，为建设科技强国做出重要贡献。

特色专题：

中国空间站的科学研究与应用

植物向重性反应及其在地外定殖中的应用

作者：骆博宇 ^1,2 ，王丽华 ¹ ，谢俊燕 ¹ ，郑慧琼 ^1*

1 中国科学院分子植物科学卓越创新中心

2 中国科学院大学

摘要：随着载人航天技术的发展，植物能否在地球以外的空间微重力条件下长期生长与繁殖已成为本领域的重要研究课题。此外，认识向重性反应机制对于深入理解农作物适应地球重力环境的本质，以及为空间受控生命生态保障系统（controlled ecological life support system，CELSS）选育高产优质农作物都有重要意义。近年来，随着分子生物学、生理学和细胞生物技术在植物向重性反应与微重力适应性研究中的应用，以及联合多组学平台和模拟微重力装置技术的改进，植物向重性反应机制得到了较为深入的解析。围绕植物向重性反应和空间微重力植物学的核心科学问题，系统梳理空间植物的生理生化、基因与蛋白质表达、细胞结构、整体水平的表型与发育进程等方面的研究进展，并针对未来载人深空探测中粮食原位生产存在的系统理论构建和密闭培养模式下的资源受限等问题和挑战进行讨论与展望。

空间骨丢失研究进展与中国探索

作者：宋静仪 ¹ ，张翠 ² ，钱唯 ¹ ，王金福 ¹ ，吴梦瑞 ^1* ，余路阳 ^1,2,3*

1 浙江大学生命科学学院

2 浙江大学丽水生命健康联合创新中心

3 哈尔滨医科大学基础医学部

摘要：长期微重力环境可导致航天员发生显著骨丢失，严重影响其健康并制约深空探测任务实施。系统综述了微重力环境下骨丢失的发生机制、实验研究进展及主要防护措施，并总结了中国在该领域的相关研究成果。研究表明，失重环境可导致骨形成与骨吸收失衡，表现为破骨活性增强、成骨功能受抑，并伴随骨细胞异常凋亡及钙代谢、内分泌紊乱，从而导致骨量丢失。人类航天员在轨研究、动物实验及地面模拟研究进一步揭示了失重对骨组织结构与功能的多层次影响。现有运动、营养、药物和机械刺激等干预措施虽可部分缓解骨丢失，但仍存在疗效有限等问题。未来需结合多组学研究与模拟模型，深入阐明失重性骨丢失机制并优化综合防护策略。

中国空间肿瘤学研究的机遇与挑战

作者： 胡文涛 ¹ ，裴炜炜 ¹ ，韩培 ^2* ，周光明 ^1*

1 苏州大学苏州医学院放射医学与防护学院，放射医学与辐射防护国家重点实验室，辐射损伤与救治江苏省高校重点实验室，江苏省高校放射医学协同创新中心

2 中国科学院空间应用工程与技术中心

摘要：空间肿瘤学是利用空间特殊环境开展肿瘤发生、演进、诊断和治疗等相关基础和应用基础研究的一门新兴学科。概述了空间肿瘤学的研究背景与科学意义，梳理了国内外相关研究计划与进展，重点阐述了空间辐射环境下正常细胞癌变和癌细胞死亡2大方向的机制研究现状，包括DNA损伤修复、非编码RNA调控、细胞骨架动力学、线粒体互作及微环境重塑等。当前该领域面临的关键科学问题包括空间复杂辐射环境下癌症发生的量效关系不明确、抑癌分子机制待验证、个体辐射敏感性差异不清等。中国已建成空间站和地基模拟平台，形成平台与研究网络优势。建议重点围绕5大科学问题（量效关系、致癌机制、个体差异、癌细胞应激、微环境调控），分短期（建数据库与协作网）、中期（拓癌种与促转化）、长期（建理论体系与保深空健康）3个阶段系统推进，构建完整的空间肿瘤研究理论体系，为人类生命健康保障与癌症防、诊、治提供新策略。

中国空间站无容器材料实验：技术创新与科学贡献

作者：余建定 ^1,2 , 吴成铁 ¹ , 马萍 ² , 张陈晨 ² , 杨波 ² , 解文军 ³ , 赵九洲 ⁴ , 何杰 ⁴ , 王建忠 ⁵ , 吴琛 ⁶ , 王刚 ⁷ , 汤浩岚 ⁸ , 杨森 ⁹

1 中国科学院上海硅酸盐研究所

2 中国科学院空间应用工程与技术中心

3 西北工业大学物理科学与技术学院

4 中国科学院金属研究所

5 西北有色金属研究院金属多孔材料全国重点实验室

6 浙江大学材料科学与工程学院

7 上海大学核电关键材料全国重点实验室

8 中国科学技术大学岩石圈演化与环境演变全国重点实验室

9 西安交通大学物理学院

摘要：中国空间站（China Space Station，CSS）无容器材料实验柜（containerless materials rack，CMR）于2023年成功在轨运行，是当前国际先进的空间材料实验平台。综述了CMR的技术创新、运控体系与重要科学成果。在技术方面，CMR采用半导体激光与CO ₂ 激光耦合加热，静电位置控制精度±0.1 mm，真空度优于10 ⁻⁴ Pa，可提供最高3个大气压的加压环境，单盒可容纳29颗样品，材料适用范围涵盖导电金属与非导电的氧化物、玻璃、半导体等多种体系。CMR已开展22个科学实验项目，累计完成1005颗样品的在轨实验，在轨实测最高加热温度达3100℃以上。在难熔合金、金属功能材料、生物活性玻璃和行星科学模拟物等领域，精确测定了多种合金熔体在深过冷状态下的密度、黏度、表面张力等热物性参数，揭示了表面波−涡旋复合组织、共晶解耦、液−液相分离、偏晶相选择凝固和单晶定向生长等微重力独有的凝固机制；制备了结构均匀的高活性Ca−Ti−Si生物活性玻璃；首次实现了陨石球粒与富钙铝难熔包体（calcium−aluminum−rich inclusions，CAI）的空间凝固模拟，揭示了硅扩散受限主导的星云矿物演化机制。研究结果表明，CMR的成功研制与高效运行使中国空间材料科学实验能力达到或超越国际先进水平，为新材料研发、地面工艺优化以及深空探测的就地资源利用（in−situ resource utilization，ISRU）奠定了坚实的科学和技术基础。

中国空间站高温材料科学研究进展

作者：罗兴宏 ¹ , 刘学超 ² , 潘秀红 ² , 杨晓光 ³ , 曹崇德 ⁴ , 张兴旺 ³ , 尹志岗 ³ , 吴金良 ³ , 汤明辉 ⁵ , 董持衡 ⁵ , 王栋樑 ⁵ , 张现平 ⁵ , 马衍伟 ⁵ , 金敏 ⁶ , 韩琳 ⁷ , 越方禹 ⁸ , 张桂圆 ¹ , 李洋 ¹ , 杨健 ⁹ , 张佼 ⁹ , 孙宝德 ⁹

1 中国科学院金属研究所

2 中国科学院上海硅酸盐研究所

3 中国科学院半导体研究所

4 西北工业大学物理科学与技术学院

5 中国科学院电工研究所

6 上海电机学院材料学院

7 山东大学海洋研究院

8 华东师范大学物理与电子科学学院

9 上海交通大学材料科学与工程学院

摘要：空间微重力环境能够消除因重力所引发的浮力对流、器壁效应等干扰因素，为材料科学研究提供了独特的实验条件。为探究空间环境下材料制备的新规律，研发在地面难以获取的高性能新材料，回顾了自2023年中国空间站梦天实验舱高温材料科学实验柜入轨以来，利用该实验柜开展的19项空间材料科学实验的整体进展情况。同时，着重介绍了拓扑超导单晶制备、多元半导体合金生长、柔性半导体晶体制备、铁基超导材料制造、铝硅合金凝固、杂质偏析机理研究6项代表性项目的研究成果。研究显示，微重力环境能够有效促进材料组分均匀性、晶体完整性、结晶质量以及掺杂浓度等方面的提升，进而改善材料性能，相关成果为空间材料科学研究及未来的空间原位制造提供了重要的实验依据和理论支撑。

颗粒介质的侵入动力学重力作用

作者：厚美瑛 ¹ , 程可 ² , 李拓 ³ , 乔志宏 ⁴ , 丁建智 ⁴ , 李响 ⁴ , 孙维 ⁴

1 中国科学院物理研究所

2 海南师范大学物理与电子工程学院

3 宁波教育学院人工智能学院

4 中国科学院空间应用技术与工程中心

摘要：为探究低重力条件下颗粒介质的侵入动力学及其重力依赖特性，可为月球和小行星探测、模拟低重力地质过程及太空粉末加工技术等工程应用提供支撑。通过落塔实验测量圆柱体匀速穿过颗粒床时的阻力与穿入速率相关性的重力敏感依赖规律，以及在中国空间站变重力柜提供的0~1 g 不同重力环境中，利用高精度霍尔传感器阵列跟踪单个磁球在振动流化颗粒介质中的运动轨迹，发现阻力在0 g 条件下随移动速度显著增大，而在1 g 条件下速率相关性明显减弱；进一步的空间站实验发现标度化阻尼系数和静压力系数存在显著的重力依赖关系。这些发现为小行星探测、月球基地建设中涉及的颗粒介质力学提供了重要依据，并深化了对颗粒分离（巴西果效应）和行星形成过程的理解。

软物质和复杂流体的微重力研究展望

作者：欧阳文泽 ¹ , 徐升华 ^1,2* , 王育人 ^1,2 , 周宏伟 ¹ , 郑中玉 ¹ , 李伟斌 ¹

1 中国科学院力学研究所微重力重点实验室

2 中国科学院大学工程科学学院

摘要：借助微重力环境的独特条件，研究软物质和复杂流体体系有着重要的科学意义和应用价值。介绍了软物质和复杂流体，以及相应的微重力研究的特点。特别是中国空间站的建立和运营，给软物质和复杂流体的微重力研究提供了有力支持。综述了软物质和复杂流体微重力研究领域内的国内外研究现状，分析了研究中所面临的挑战和困难，包括空间资源的有限性、实验技术和设备的局限性、理论与实验的结合等问题。展望未来，指出了未来软物质和复杂流体微重力研究的焦点问题，提出了开发更为先进的微重力实验设备和技术的愿景。鉴于软物质和复杂流体的微重力研究的特点，建议结合物理、化学、生物、材料等多学科知识，进行跨学科、跨机构研究，同时开展国际合作，共同推动该领域的蓬勃发展。

空间站微重力燃烧研究分析与展望

作者：刘有晟 ^1,2,3

1 清华大学燃烧能源中心

2 清华大学能源与动力工程系

3 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室

摘要：微重力燃烧研究通过消除浮力对流的影响，揭示了燃烧现象的本征特性与深层机理。自20世纪中叶微重力液滴燃烧模型提出以来，美国航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）以落塔实验设施的牵引，搭配航天飞机实验及多国合作，使国际空间站（International Space Station，ISS）的液滴、气体与固体燃烧实验推动了基础燃烧科学的跨越式发展。例如，ISS实验首次观测到液滴冷火焰现象，验证了低温氧化路径的可持续性；层流射流火焰的湍流转捩机制、碳烟壳形成机理等研究为地面燃烧技术优化提供了新视角。此外，空间站的火焰熄灭极限、材料可燃性测试数据对航天器防火安全标准提出了根本性修正需求。中国空间站的燃烧科学实验柜（2023年启用）在近可燃极限和基础燃烧研究、微重力下材料着火特性和防护研究、重要应用燃烧机理及转化研究等领域布局实验。然而，中国在基础理论验证、实验装备多样性及国际合作深度上仍存差距。未来需结合落塔实验、天基平台及多学科交叉研究，进一步聚焦微重力燃烧前沿问题，服务载人航天安全与地面能源创新。

空间站微重力复杂等离子体实验载荷与科学研究进展

作者：杜诚然 ¹ , 冯岩 ² , 王晓钢 ³ , 张立宪 ⁴

1 东华大学物理学院，磁约束核聚变教育部研究中心，纺织行业先进等离子体技术与应用重点实验室

2 苏州大学物理科学与技术学院，等离子体物理与技术研究所，前沿材料物理与器件省高校重点实验室

3 哈尔滨工业大学物理学院，空间环境与物质科学研究院

4 中国科学院空间应用工程与技术中心

摘要：复杂等离子体是由电离气体与介观颗粒组成的一种复杂系统，作为软物质的等离子体态，在基础物理与应用研究方面具有重要的意义与价值，也一直是空间站微重力实验的重要组成部分。讨论了复杂等离子体的基本性质，着重描述了颗粒充电机制与测量方法，分析了颗粒相互作用原理与外场受力情况。介绍了和平号空间站与国际空间站4代实验载荷的技术特点，涵盖颗粒光致带电以及直流与射频等离子体放电，综述了6个具有代表性的研究课题，包括电荷诱导颗粒凝结、三维结晶与熔化、双分散复杂等离子体相分离、电流变效应与链结构自组织、放电极性反转诱发尘埃声波与频率同步现象、颗粒流驱动流体涡旋，并结合实验室匹配研究进行了对比分析。最后，介绍了未来国际空间站与中国空间站实验载荷的初步设计方案与主要功能。

政策建议

地方财政支持高水平省级实验室建设的成效、困境与提升路径

作者： 谭天骄, 玄兆辉 ^*

中国科学技术发展战略研究院

摘要： 省级实验室是中国实验室体系中的重要组成部分，如何利用好地方财政资金支持省级实验室建设、实现区域科技战略目标具有重要意义。基于实地调研和统计数据，梳理中国省级实验室建设成效，总结财政支持在省级实验室建设中存在的问题，主要包括财政投入分散、未能形成多方共建投入方式、资金使用机制僵化、投入方向有失偏颇等。提出未来可以通过精简整合省级实验室、完善多元化投资机制、破除体制机制障碍、建立财政有序退出机制等措施，进一步推进高水平省级实验室建设。

科技人文

刘永坦院士：打造中国海防新体制雷达

作者：王公 ¹ , 周广刚 ^2* , 张万松 ²

1 中国科学院自然科学史研究所

2 中国石油大学（北京）理学院

摘要 ：刘永坦是中国著名的雷达专家，中国科学院院士、中国工程院院士，“时代楷模”荣誉称号和国家最高科学技术奖获得者。梳理了刘永坦研制中国海防新体制雷达的历程。在面对国防安全需求时，他带领团队突破西方国家封锁，进行中国新体制雷达的方案论证、实验搭建，实现理论突破及应用实践，使中国新体制雷达关键核心技术达到国际先进水平，大大提升了中国的国防实力。展现了他热爱祖国、勇攀高峰、潜心研究、敢于创新、大力协同、淡泊名利的科学家精神。

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《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、 本刊专稿、特色专题、研究论文 、政策建议、科技人文等。