A、混合不需要通过重力的作用进行，不符合题意；
B、蒸发不需要通过重力的作用进行，不符合题意；
C、溶解不需要通过重力的作用进行，不符合题意；
D、过滤需要通过重力的作用才能进行，所以在太空舱内失重环境下，该实验操作最难完成，符合题意．
故选D．