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　　首次开展了人机协同的空间精细操作机械臂试验。在地球，维修一个东西并不难。但在太空，航天员身着笨重的舱外航天服，在一个超低温舱外环境下做维修试验，难度可想而知。天宫二号有一个装有灵巧手的机械臂，可以按照指令做旋转螺丝、拆卸设备等动作，展开维修任务，维修效率大大提高。这项试验形成典型人机协同体制，为未来空间站仿人型机器人研制积累了技术基础。

　　从来没有哪一次载人航天任务像这一次一样，开展如此多的新科研活动——

　　首次开展了液桥热毛细对流实验。俗话说，人往高处走，水往低处流。但在太空中，水未必能往低处流。在天宫二号的液桥热毛细对流实验中，科研人员利用空间的微重力环境，在太空中“玩”起了水。液桥热毛细对流实验箱能够在空间精准控制液桥的高度和注入液体的体积，让液桥一会“高大上”，一会“土肥圆”。借此，科学家发现了很多新的科学现象。

　　首次进行了推进剂在轨补加试验。推进剂在轨补加，顾名思义就是给天宫二号进行“太空加油”。在复杂的太空环境下，“加油”并不容易实现。不光要“对得上”，还要能“分得开”。就好像笔杆和笔帽的关系，笔帽卡得太紧，有可能拔不下来。万一出现这种状况，对接机构的分离推杆力能克服故障状态下的分离力，使航天器正常分离。

　　实施“太空加油”主要靠压差实现液体流动加注。科研人员为天宫二号配备了金属膜盒贮箱，贮箱可以像手风琴风箱一样推拉往复运动，这样的补加装置能接受上百次加注。

　　首次开展了在轨释放伴随卫星并进行伴随飞行试验。“你在桥上看风景，看风景的人在楼上看你。”当天宫二号忙着“看”地球时，还有个“小家伙”在一刻不停地看着天宫二号。天宫二号任务进一步验证了小型高功能密度卫星在轨释放、驻留伴随飞行等技术，对飞行器进行了近距离成像观测，并开展了微小型部组件空间试验验证。值得一提的是，这颗小卫星还充当了“小小摄影师”，拍摄到了天宫二号与神舟十一号的首张太空合影。

　　“高冷”处见真实力，高精尖实验引领前沿科技

　　在天宫二号上进行的各类科学应用实验中，空间冷原子钟实验、空地量子密钥分配实验、“天极”望远镜，可以说是高精尖的典型代表。

　　现代科技利用原子超精细结构发明的原子钟，测量时间的精度误差已经降到了万亿分之一秒/天。如此高精度的计时需求，人们不会感觉到。但当计时器的误差超过十亿分之一秒/天时，卫星导航定位、船舶远海航行、导弹精确打击等就会不同程度地偏离目标。诸如开展深空探测、引力波探测、精细结构常数测量、广义相对论验证等科学研究活动，对时间精度要求就更高了。

　　这次天宫二号上搭载的空间冷原子钟，达到了3000万年误差不超过1秒，将飞行器自主守时精度提高了1到2个数量级，可谓是在空间运行的精度最高的一台原子钟。

　　天宫二号上另一个“高大上”项目是小型化终端的量子密钥分发实验。

　　自人类使用语言以来，通过密钥给信息加密的技术就伴随着人类对通信保密程度的需求不断发展。1984年，2位外国科学家提出了基于量子力学测量原理的“量子密钥分配”协议，从根本上保证了密钥的安全性。随后经过多年的实验和技术改进，以“量子密钥分配”为核心的量子保密通信技术逐渐完成了实用化。

　　在地面光纤网络建设上，世界第一条量子保密通信主干线路“京沪干线”已经建成。为了实现更远距离的量子保密通信，我们必须借助太空的多个飞行器。天宫二号上的载荷“量子密钥分配专项”就是通过在天上发射一个个单光子，生成“天机不可泄露”的量子密钥。

　　除了上述实验，天宫二号实验室上还搭载了一个国际合作项目——“天极”望远镜。这台专门用于测量伽马暴偏振的高灵敏度探测器，由多国合作研制。

　　为了测量伽马射线的偏振，“天极”望远镜采用了1600根塑料闪烁棒组成一个探测器阵列，像是蜜蜂的复眼。目前，这只勤劳的“小蜜蜂”已经成功探测了55个伽马暴，为国际伽马暴联合探测作出了重要贡献。

　　在实验过程中，科研团队还“意外”发现了“天极”望远镜的一个新功能——探测脉冲星。

　　虽然脉冲星导航不是其设计目标，但天宫二号上的“天极”望远镜在国内首次实现了在轨观测到脉冲星，并成功地实现了脉冲星导航技术试验，提出了一个脉冲星导航新方法，相关成果已正式发表。