伽瑪暴是宇宙伽瑪射線暴的簡稱，它的起源及相應的物理過程一直是天文學最前沿課題之一。這十幾年來，人們對伽瑪暴的研究取得了長足進步，但有關伽瑪暴的一些基本問題還是沒有得到很好解決。
作為國際上最靈敏的伽瑪暴偏振探測儀，“天極”的探測效率比國際同類儀器高幾十倍，它預期運行兩年，可以探測到大約100個伽瑪射線暴，為更好地理解宇宙中極端天體物理環(huán)境下最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象的產(chǎn)生機制作出重要貢獻。
【空間物理學：有望取得重大突破】
天宮二號搭載了多項空間物理實驗，如空間冷原子鐘實驗、空地量子密鑰分配試驗等，均屬國際科學前沿，科學意義重大。
冷原子鐘是一種高精度的計時裝置。科學家們將激光冷卻原子技術與空間微重力環(huán)境相結合研發(fā)成功的空間冷原子鐘，將成為國際上第一臺空間運行的冷原子鐘，可以使飛行器自主守時精度提高兩個量級。該實驗在原子物理研究方面具有重大意義，在國防安全、高精度星鐘等方面具有廣泛應用價值。
量子密鑰分配試驗將在基于載人航天空間平臺上實現(xiàn)天－地量子密鑰傳輸試驗，以及業(yè)務數(shù)據(jù)天地激光通信。該實驗將為未來建立不可破譯的信息安全系統(tǒng)、在國際上率先建立實用化的保密通信網(wǎng)絡奠定基礎。
【對地觀測儀器：全方位“感知”地球】
我國載人航天的歷次巡天任務都少不了在浩瀚的宇宙中從各個方位“感知”地球。天宮二號也搭載了多個新一代對地觀測遙感器和地球科學研究儀器。
如寬波段成像光譜儀、三維成像微波高度計、紫外臨邊成像光譜儀等，突破了系列關鍵技術，在資源環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)林應用、海洋環(huán)境、大氣污染和大氣成分監(jiān)測以及全球變化研究等領域有著廣泛應用。
【伴隨衛(wèi)星：天宮二號的守護者】
天宮二號飛行期間還將在軌釋放一顆伴隨衛(wèi)星。伴隨衛(wèi)星飛行試驗將進一步驗證小型高功能密度衛(wèi)星、在軌釋放、駐留伴隨飛行等技術，并為未來新型航天器編隊飛行技術奠定基礎。
這顆伴隨衛(wèi)星搭載了高分辨率全畫幅可見光相機，將在空間繞飛試驗過程中對天宮二號與神舟十一號組合體進行高分辨率成像，堪稱天宮二號和神舟飛船的“自拍神器”。
【空間環(huán)境監(jiān)測：為天宮二號保駕護航】
航天員和航天器進入太空面臨著外層空間環(huán)境的影響。在太空中，能量很高的帶電粒子輻射可能導致航天器材料性能下降或損壞，也可能破壞航天員的器官組織，嚴重時甚至有生命危險。另外大氣環(huán)境也會對運行其中的航天器產(chǎn)生影響。
天宮二號空間環(huán)境分系統(tǒng)由帶電粒子輻射探測器、軌道大氣環(huán)境探測器和空間環(huán)境控制單元3臺儀器組成。它們將實時監(jiān)測天宮二號軌道上的輻射環(huán)境和大氣環(huán)境，實現(xiàn)艙外16個方向的電子、質子等帶電粒子的強度和能譜監(jiān)測，以及軌道大氣密度、成分及其時空變化與空間環(huán)境污染效應監(jiān)測等。
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