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神舟十五號乘組在軌期間開展了很多項科學實驗、試驗，這其中有多個項目都是“首次”。

在軌期間，神舟十五號航天員乘組使用由我國自主研制的空間站雙光子顯微鏡，開展在軌驗證實驗任務并取得成功。這是目前已知的世界首次在航天飛行過程中，使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像，為未來開展航天員在軌健康監(jiān)測研究提供了全新工具。

在軌期間，神舟十五號航天員乘組還完成了空間高效自由活塞斯特林熱電轉換試驗裝置在軌試驗。這也是我國首次實現(xiàn)該技術在軌驗證。斯特林熱電轉換是空間新能源的關鍵技術之一，它可以將熱能高效轉化為電能，并有結構簡單、質量輕、啟動快等優(yōu)點，能夠減少對傳統(tǒng)太陽能的依賴，在未來載人月球及深空探測等空間任務中，具有廣闊的應用前景。

今年3月，在地面科研人員和航天員協(xié)同配合下，夢天艙燃燒科學柜中的實驗系統(tǒng)成功執(zhí)行首次在軌點火測試。點火實驗采用的是甲烷作為燃料，高速相機清晰地拍下了整個點火和燃燒過程。此次實驗，驗證了空間站燃燒科學實驗系統(tǒng)功能的完備性，以及整體實驗流程的準確性與科學性。

今年5月，三名航天員還對導電環(huán)磨屑產生過程和團簇現(xiàn)象首次實現(xiàn)了在軌觀測，這對后續(xù)改進各類航天器的空間導電環(huán)產品設計，保證航天器在軌可靠穩(wěn)定運行奠定了良好的基礎。

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