访“梦天”实验舱燃烧科学实验柜总设计师郑会龙
中国能源新闻网记者于琳娜
燃烧与能源息息相关，我们获取动力的很多方式都是依靠燃烧，火电站依靠烧煤和天然气获得电力，燃油车通过燃烧汽油获得动力……在太空中的燃烧反应是怎样的？能获得哪些新的科研成果？这些成果能应用在能源领域吗？2022年10月31日，“梦天”实验舱带着燃烧科学实验柜随着长征五号运载火箭发射升空；2月16日，经过一系列设备调试、检测工作，燃烧科学实验柜进行首次太空点火，承载了人类探索太空燃烧的期待。近日，中能传媒记者专访了“梦天”实验舱燃烧科学实验柜总设计师郑会龙，揭秘在太空中燃烧的奥秘。
(资料图片仅供参考)
在失重状态下观察火苗
中能传媒：为什么要在太空中进行燃烧实验？在太空中燃烧与在地球上燃烧有何不同？
郑会龙：讨论这个问题，我们可以先简单理解几个概念。
一是重力。外太空与地球环境的一个重要的不同是重力。外太空消除了重力影响，是失重状态。当我们在有重力的空间中，就有了“上”和“下”的概念，我们可以向上跳起，朝下落地；而来到外太空，一切都是飘浮状态，失去了上下的区别。然后我们了解一下对流。当火苗来到外太空，在失重状态下，没有了上和下的区别，也就失去了对流。热往上走，冷向下走——这就产生了对流。消除了重力影响，就没有了对流的存在，燃烧反应就有了界面，这个界面不会被对流破坏。
当有了界面，我们就可以进一步研究燃烧，以及了解、观测整个燃烧的流程，材料从点燃开始进行化学反应变化直至最后发光、散热。而这些过程，在地面上是很难长时间连续观测实施的。
中能传媒：以前人类进行过太空燃烧实验吗？产出了哪些成果？
郑会龙：在太空中研究燃烧并不新鲜。我国曾经依靠返回式卫星、落塔等进行了微重力燃烧实验研究。但由于实验时间太短，不能持续进行，效果十分有限。
燃烧是基础研究，将推动空间动力、发动机技术、燃料技术、燃烧合成新材料等领域发展，也是未来科学竞争的前沿方向。国际空间站也进行过燃烧实验，产生了一系列实验成果，但因为一些原因未公开相关实验结果。
现在我们有了自己的空间站，能够较大规模、长期稳定地开展微重力燃烧实验，探究空间应用的相关问题。
探索更清洁的燃烧方式
中能传媒：太空燃烧实验对能源领域有什么意义？
郑会龙：研究好燃烧以后，首先有利于我们选择更好的低碳燃料。其次可以规避污染，选择更清洁的燃烧方式，从而有利于低碳经济，助力我国“双碳”目标的实现。
我们可以通过燃烧进行反应流程监测，催化燃烧、特殊燃烧，在燃烧过程可以产生一些新的物质，把燃烧与电场、磁场结合在一起，会生成一些新的物理现象，科学家就可以对燃烧机理进行更深入的探究，如燃烧的中间产生物、氮氧化物等一些污染物质产生的机理，二氧化碳、一氧化碳等温室气体和污染物的产生及排放控制技术，甚至可以发现一些原创的基础理论。
中能传媒：这次我国的太空燃烧实验有哪些新看点？
郑会龙：国际空间站从2009年开始开展了一系列燃烧科学实验，我国空间站已于2022年完成建设并开展国际合作，支持国内外该领域科学家开展微重力燃烧实验，其研究的深度与广度将进入新的篇章。
我国的空间站有自己的特点，如在微重力环境下搭建了可进行燃烧速度场测量的实验系统（ParticleImageVelocimetry），通过观测空间示踪粒子的运动，率先在国际上精确测量燃烧过程火焰传播速度的演变情况。
实验前期检测流程已经完成
中能传媒：现在实验进行到什么阶段了？
郑会龙：2023年2月16日11时54分进行了空间站燃烧科学实验系统第一次点火实验。为了验证系统的性能及安全运行，我们在地面和入轨后均进行了多轮测试。经验证，本次入轨的燃烧科学实验系统一切正常，性能优异。在本次点火成功之后，我们将按计划进行科学实验。
燃烧科学实验系统是比较复杂的实验系统。一次实验的时间大概有六七个小时，在地面上获取到科学数据之后，科学家依据获取的实验数据开展分析研究。
中能传媒：从做实验，到有成果，到成果转化为可使用的技术，整个周期需要多久？
郑会龙：很长或者很短。比如说我们在空间站做燃烧实验，发现一个机理，这个机理很有可能在燃烧过程中增加一个催化剂，或者增加一个机构就可以解决相应的问题，那可能很快就投入工业化应用。但也可能发现新的机理、研发新的材料，这些从科学发现到工程化应用需要很久的时间。
科学发现源于人类对自然规律的探索，容不得半点虚假，需要我们一点一点去探索真理在哪里，去无限接近真理的过程也是科学魅力的所在。
责任编辑：沈馨蕊
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