与问天实验舱主要面向空间生命科学研究不同，梦天实验舱主要面向微重力科学研究。研制了空间科学研究与应用领域的超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、燃烧科学实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、在线维修装调实验柜等7个方面的8个科学实验柜。这些科学实验柜有什么特点、会发挥什么作用？

航天员亮相梦天实验舱

超冷原子物理实验柜

空间站超冷原子物理实验系统（简称超冷柜，缩写CAPR）是中国空间站梦天实验舱主要科学载荷之一，期望为超冷原子物理研究提供一个长期在轨稳定运行的实验系统，是世界领先的中国首个微重力超冷原子物理实验平台。

利用近地轨道优越的永久微重力条件和新型两级蒸发冷却等新方法，超冷柜有望制备地面无法实现的距离绝对零度以上千亿分之一度范围内的超低温量子气体，观测到肉眼可见的宏观量子现象，原子之间相互作用时间增长3个数量级以上。

具有这些特性的原子气体提供了一个独特窗口和全新视角来直接观察其独特的原子行为，以地面上不可能的方式进入量子力学的奇异世界，超越地面的限制而获得重大的基础科学突破，理解物理本质，为基本物理定律提供更高精度的检验。

未来在轨运行期将开展诸如高温超导机理、拓扑相变、量子精密测量、标准模型的检验等重大物理问题的研究，通过这些研究期望发现新的物质态，认识新的物理规律，在系列前沿研究方向取得突破性的研究成果。

超冷原子物理实验柜突破了全光纤激光链路、高精度激光稳定、大电流磁阱控制、超高真空长时间断电保持、高精密光机、高精度振动隔离等一系列关键技术，将地面上庞大复杂的冷原子实验室集成为符合载人航天标准的、可在轨自动运行的、高可靠空间冷原子实验平台，为我国的空间原子物理基础研究和量子技术应用奠定基础。

超冷原子物理实验柜

高精度时频实验柜

高精度时频实验系统通过舱内不同特性原子钟组合，将建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。该系统产生的高精度时间频率信号，利用安置于舱外的微波和激光时间频率传递载荷向地面和空间一定范围传递高精度时间频率信号。

作为空间站科学和技术实验平台之一，高精度时频系统研制目标是为相关精密测量物理提供研究平台，为相关工程技术应用提供高精度时频信号。它的主要任务包括三个方面：建立空间高精度时间频率信号产生和运行系统，应用不同类型高性能原子钟钟，以及频率比对分配系统；实现高精度空地时间频率传递比对，应用微波和激光两条时间频率传递比对的链路；建设地面测试评估及实验验证系统，通过地面高精度原子钟、高精度时频光纤传递网、地面专用激光和微波收发台站，对空间站高精度时频信号进行性能测试、以及技术试验证。

它的主要组成包括地面测试评估和实验验证系统、空间载荷部分。空间载荷部分主要包括11个子系统：主动氢原子钟；冷原子微波钟；冷原子锶光钟；窄线宽激光器；飞秒光学频率梳；超静主动隔振；频率比对与分配器；时间频率光纤船舱传递系统；微波时频传递比对链路；激光时频传递比对链路；GNSS精密定轨单元。

高精度时频实验柜利用空间站的微重力环境、较大载荷能力和航天员照料等优势，研制高性能的原子钟以及高精度时频系统， 是时间频率研究的制高点。高精度时频系统将对相关基础物理研究和相关工程应用做出重要贡献，也将为我国标准时间和国际原子时精度的提高做出重要贡献。
高精度时频实验柜Ⅰ

高精度时频实验柜Ⅱ

燃烧科学实验柜

燃烧科学实验柜是能够支持在轨开展微重力燃烧基础科学研究的一套科学实验系统，它可以帮助科学家们在燃烧基础科学问题、空天推进、航天器防火灭火、燃烧污染物控制等基础及应用技术展开深入研究。

该科学实验系统由光学支撑平板、燃烧室、实验插件、燃烧诊断子系统、排气净化子系统、稀释剂与氧化剂子系统、实验控制子系统以及环境热控子系统构成。其中，光学支撑平板是实验系统的结构支撑体；燃烧室为燃烧实验提供密闭空间，通过更换安装在燃烧室内部的实验插件，能够支持进行气、液、固多种燃料的燃烧实验；燃烧诊断子系统的光学设备可获取丰富的火焰图像信息，提供给地面科学家进行分析；排气净化子系统能够将燃烧产生的废气进行组分分析、循环过滤、清洁排放；稀释剂与氧化剂子系统对氧气、氮气、氩气等进行存储与供给；实验控制子系统负责燃烧实验流程、数据采集输送的管理与控制；环境热控子系统提供风冷与水冷，保障设备安全运行。

燃烧科学实验系统将地面实验室中必要的设备全部集成于实验柜中，气体供给、点火燃烧、图像拍摄、废气排放等燃烧实验流程全自动进行；能够测量火焰形貌、结构、温度、速度、产物组分等信息，值得一提的是燃烧科学实验系统搭载了一套PIV（粒子图像测速技术）设备，实现国际上首次利用该技术在空间站环境中开展燃烧速度场测量。

燃烧科学实验系统为科学家提供了一个可扩展的综合性研究平台，有望产出一批代表性的科研成果，对于完善燃烧基础理论、发展先进燃烧技术有着重要意义。

燃烧科学实验柜

来源: 中国载人航天