科学探索|国际空间站二十年: 1300亿美元打造的平台,未来将走向何方?

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国际空间站(International Space Station, ISS)是目前在轨运行最大的空间平台,是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室,也是迄今为止运行时间最长、参与国家最多、取得成果最丰硕的人造太空基地。从2000年11月2日第一批宇航员登上ISS开始至今,已经过去了二十年。
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2011年的国际空间站。图源:NASA
“我们的征途是星辰大海”——当人类已经不满足于仰望星空,而是试图真正的进军太空时,许许多多在地球上根本无法想象的问题显然会接踵而至。虽然无人探测器已经飞离了太阳系,而人类也不止一次的登上月球,但是如果想要实现长时间的太空生存,甚至建立外星基地,在太空中对相关技术进行充分的基础性研究是必不可少的。
国际空间站计划的前身是美国国家航空航天局(NASA)的自由号空间站,这个计划是上世纪80年代美国战略防御计划的一个组成部分。之后在老布什总统执政期间,星球大战计划被搁置,自由空间站也随之陷入停顿。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下,自由空间站计划重获新生,美国国家航空航天局与俄罗斯联邦航天局接触,重新开始推动这一巨大的科研项目。
国际空间站的各个组件大多在地面上完成建设任务,由美国和俄罗斯的运载工具送入太空后完成拼接。1998年11月15日国际空间站的第一个组件曙光号功能货舱进入预定轨道,同年12月,由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号连接,2000年7月星辰号服务舱与空间站连接。
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曙光号与团结号舱(两者间需要加压对接适配舱进行连接,PMA)
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2000年9月亚特兰蒂斯号航天飞机输送物资时看到的空间站。图源:NASA
2000年11月2日首批航天员搭乘“联盟号”飞船飞往国际空间站。美国宇航员比尔·谢泼德(Bill Shepherd),俄罗斯宇航员谢尔盖·克里卡廖夫(Sergei Krikalyov)和尤里·吉先科(Yuri Gidzenko)成为国际空间站的第一批居民。
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联盟号在哈萨克斯坦拜科努尔国际机场的发射台。图源:美联社
三人到达黑暗的空间站时所做的第一件事就是打开灯,克里卡廖夫回忆说这“非常令人难忘”。然后,他们将水加热为热饮料,并启动了单独的厕所。吉先科引用牧羊人的话:“现在我们可以生活了,我们有灯,有热水,有厕所。”
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比尔·谢泼德(Bill Shepherd)于2000年12月5日在国际空间站的对接室工作。图源:NASA
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谢尔盖·克里卡廖夫(Sergei K. Krikalev)于2000年12月6日在国际空间站上工作,将脚固定在Zvezda服务舱中。图源:NASA
从那时起,先后有241位访客曾经进入空间站,大部分是宇航员和科学家,还有几位有钱的太空游客。
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唯一一位女性游客阿努谢赫?安萨里
装配完成后的国际空间站是一个长110米,宽88米,大致相当于一个足球场大小、总质量超过400吨的庞然大物。除了能维持6名航天员长期生活在这里的设施外,各种科研设备占据了大部分空间。
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2011年5月29日从奋进号航天飞机上看到了国际空间站。图源:NASA
超过1300亿美元的建造经费,每年还要支出40亿美元的费用以维持运行,国际空间站是当之无愧的“人类最贵科研工具”。虽然很多人质疑它的经济性,但是无论如何,在这二十年当中,国际空间站确实取得了太多的科学和技术成果:
基础疾病研究:阿尔茨海默病。帕金森病癌症。哮喘。心脏病。如果这些条件中的任何一个影响了你的生活,空间站的研究也一样。
发现稳定燃烧的冷却火焰:在比一般蜡烛冷2.5倍的温度下,在没有可见火焰的情况下一个油燃料液滴继续燃烧。
新的净水系统:水是人类生存的关键。不幸的是,世界上许多人无法获得清洁的水。空间站开发的先进的过滤和净化系统,使宇航员能够回收93%的水。