載人航天是人類空間活動重要組成部分，20多年來，通過“神舟”系列飛船和“天宮”空間實驗室開展了50余項空間科學與應用實驗，在天宮二號空間實驗室上還將開展一系列空間科學實驗，其中空間冷原子鐘和天-地量子密鑰分配兩個項目瞄準當前國際物理科學的熱點和前沿，將努力搶占國際微重力基礎物理研究的制高點。

    我國計劃2020年前后建設長期運行的載人空間站，將成為我國國家級的太空實驗室，研究內容涵蓋大部分空間科學領域，預期將開展數百項空間科學項目。

    利用空間站具備持續(xù)的較高微重力水平和航天員參與的條件，將開展系列微重力科學研究。開展基礎流體、復雜流體和軟物質、兩相流、分散體系研究等微重力流體科學研究，開展與能源動力相關的燃燒科學研究，開展金屬合金定向凝固和深過冷、納米膠體晶體、材料熱物性測量等空間材料研究，以及干細胞、三維生物組織培養(yǎng)、蛋白質科學等生物技術研究。

    在微重力基礎物理研究方面，利用空間站微重力條件開展pK量級（地面無法企及）極低溫區(qū)的超冷原子物理實驗，研究獨特的量子力學波動性和量子相干性；建立穩(wěn)定度為10-18量級的空間高精度時間/頻率系統(tǒng)，開展精細結構常數、引力紅移等基礎物理研究和應用研究；開展量子調控及量子通訊研究，包括量子存貯中繼、量子糾纏交換和糾纏純化以及空間廣域量子密鑰分發(fā)等基礎和應用研究。

    在生命科學方面，將安排一系列實驗研究生命在太空環(huán)境下響應機理、與生命起源相關的前沿探索。

    在空間地球科學方面，利用空間站的非太陽同步低軌道對地觀測條件，將開展具有特色的全球變化研究，進行全球變化前沿研究和資源環(huán)境應用研究，并推動空間地球科學研究長足發(fā)展。

    在空間天文方面，安排了具有很強國際競爭力的高精度大型空間光學設施，將開展多色成像和光譜巡天，研究宇宙加速膨脹與暗能量屬性，研究星系、類星體、恒星與黑洞的形成和演化等，計劃裝載采用創(chuàng)新技術的高能宇宙輻射探測設施。

    為支持空間科學與應用研究，計劃在空間站艙內建設十余個高功能密度的科學實驗柜，艙外裝載暴露載荷，構建天地一體化的信息系統(tǒng)，并通過聯合空間科學相關研究中心和學科實驗室等，加強科學研究、數據利用和成果轉移轉化。

    空間站具備運營時間長、航天員參與科學實驗操作、設備可維修升級、能夠通過飛船進行補給和回收科學實驗樣品等獨特的優(yōu)勢，將開展系列化的空間科學研究。我國正在制定相關的科學計劃，包括重力生物學研究計劃、復雜流體和分散體系研究計劃、微重力金屬合金計劃、空間超冷原子物理研究計劃、宇宙燈塔計劃、非同步軌道地球科學研究計劃等，開展具有國際前水平的研究，瞄準微重力環(huán)境下物質的運動規(guī)律、暗能量和暗物質本質、宇宙形成演化、超冷原子體系及其獨特的量子力學性質、生命現象本質等前沿和基礎科學問題，將力爭在宇宙學、天體物理學、生命科學和物理科學等領域取得革命性的新發(fā)現。

    空間站的空間科學計劃如能落實，將成為我國規(guī)模最大、綜合性最強、科技產出期望值很高的空間科學計劃。相信通過空間站這個國家級實驗室，將使我國空間科學與應用的重點領域進入世界先進行列，做出一批具有國際影響的重大發(fā)現，推動我國空間科學整體水平的提高。

    （作者為中國科學院空間應用工程與技術中心研究員）