北京时间2023年5月10日21时22分，随着天舟六号货运飞船在文昌发射场顺利升空，由中科院力学所康琦研究员团队研制的3项空间实验载荷顺利入轨。2023年5月11日5时16分，天舟六号与空间站组合体完成交汇对接，项目团队承担的3项空间实验载荷将开展系列长时在轨微重力流体物理科学实验。此次随天舟六号上行的3项科学实验为“微重力环状流振荡特征及转捩问题研究”（负责人为段俐研究员）、“空间三相多液滴迁移行为研究”（负责人为康琦研究员）和“大Marangoni数空间热对流的多次转捩及耦合波等问题研究”（负责人为康琦研究员），将分别在梦天舱流体物理实验柜和天舟六号舱外开展系列空间微重力流体力学实验。 

　　中国空间站全面建成开启了微重力科学研究的新篇章。在空间站建设期间，力学所顺利完成梦天舱流体物理实验柜（简称“流体柜”）的研制任务。自入轨以来，各项在轨测试全面有序开展，各项功能和性能均满足设计要求。流体柜提供了PIV、数字全息干涉、阴影/差分、红外热像仪、LDV、位移传感器和真彩色成像多观测综合诊断技术，实现了剪切加载与显微同步观测和静态\动态光散射测量技术，隔振性能优于国际上同类装置。流体柜现已全面超越了国际空间站3个已有的专用流体实验柜的综合测试手段和能力，成为迄今国际上技术最完备、设备最先进的空间流体物理实验平台。 

图1 流体柜及在轨实验成果 

　　目前，康琦项目团队已完成空间站流体柜的首轮微重力流体科学实验——“空间流体储存、输运及界面行为研究”。该项目首次验证两种不同类型的微重力储箱的在轨加注过程。通过研究板式贮箱在微重力环境中的输运性能及效率，深入认识微重力条件下毛细流动机理及影响因素；为我国板式推进剂贮箱的设计及改进提供非常重要的依据。该项目已经在轨取得了大量宝贵的科学实验数据，完成了预定的任务目标。 

图2  “空间流体储存、输运及界面行为研究”载荷（随梦天舱上行） 

　　流体柜系列科学实验项目将在空间接力开展。其中，“微重力环状流振荡特征及转捩问题研究”载荷（简称“环状流载荷”）和“空间三相多液滴迁移行为研究”载荷（简称“液滴迁移载荷”）是随天舟六号上行的空间站首批科学实验项目。环状流载荷拟对提拉法空间晶体生长的界面流动稳定性过程开展全面研究。该载荷突破多项关键技术，在一套装置实现中心柱加热、旋转和提拉三种不同物理模型，考察不同模式下的空间热对流失稳及转捩机制，为微重力流体管理、流体波应用及材料制备提供理论基础，为空间环境利用提供专业的科学数据和有益的科学指导。天舟六号与空间站交汇对接后，将由神舟15号乘组第一时间进行载荷在轨安装。预计将在未来的几天内完成在轨安装并正式开展在轨科学实验。 

 图3 “微重力环状流振荡特征及转捩问题研究”载荷，即环状流载荷（随天舟六上行） 

　　“空间三相多液滴迁移行为研究项目”将在“微重力环状流振荡特征及转捩问题研究”完成阶段性任务后开展空间实验。该项目将充分利用流体柜数字全息干涉、高速CCD成像、PIV流场测量等多种先进的流场诊断手段，对微重力环境下的液滴热毛细迁移运动开展全面研究。该实验将研究三相多液滴迁移的相互作用，获得多个液滴或液滴群在表面张力梯度作用下的迁移规律，为两相或多相分离、聚合在化学工程、材料制备等领域应用奠定理论基础。载荷通过巧妙的管路设计，支持航天员在轨进行母液和多种子液工质更换，极大拓展载荷持续开展在轨实验的能力，有望获得多种工质、多个液滴迁移过程的丰富实验成果。 

图4 “空间三相多液滴迁移行为研究项目”载荷，即空间三相液滴迁移载荷(随天舟六上行) 

　　除了利用空间站开展微重力实验，项目组积极探索利用搭载实验机会开展微重力实验研究。“超临界流载荷”是天舟六号的一项搭载科学实验，旨在研究以表面张力驱动流为主导的空间热对流，开展空间环状热对流失稳的多次转捩、波动模式的多级演化、大Marangoni数的耦合分岔等研究。该项目得到国家自然科学基金重点项目“大Marangoni数空间热对流的多次转捩及耦合波等问题研究”的支持，并在200多个预选项目中脱颖而出，获得天舟六号搭载机会。该项目计划于5月12日进行首次在轨加电，后续将开展为期8个月的系列空间实验。 

图5 “大Marangoni数空间热对流的多次转捩及耦合波等问题研究”载荷，即超临界流载荷（天舟六搭载实验） 

　　在过去几年时间里，项目组齐心协力、攻坚克难，成功突破了多项空间实验技术，为空间站流体柜顺利在轨运行奠定坚实基础。此次天舟六号任务需要短时间内同时完成3项载荷的研制，面对时间紧、难度大、任务重的挑战，项目组秉承“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神，克服重重困难，顺利完成载荷的研制、各项环境试验、科学匹配实验和发射场工质加注等工作，顺利交付验收。未来，项目团队将充分利用空间实验的机会，开展系统的科学实验，争创世界一流的科研成果。 

图6 项目团队海南发射场顺利完成交付