回望国际空间站二十年:耗费如此巨资是否值得?

回望国际空间站二十年:耗费如此巨资是否值得?
2020年10月27日 09:45 新浪科技
 2013年12月,宇航员迈克·霍普金斯在国际空间站进行太空行走 2013年12月,宇航员迈克·霍普金斯在国际空间站进行太空行走

  新浪科技讯 北京时间10月27日消息,国际空间站(International Space Station,ISS)是否造福了人类社会?对这一问题,科学家们分成了两派:一些人认为,国际空间站是一座团结的灯塔;但在另一些人看来,这不过就是一部动作电影的布景。

  太空科学家们正准备庆祝一项非凡的航天成就。再过几天,人类在外太空的持续存在就将迎来20周年的纪念日。二十年来,一拨又一拨的宇航员不间断地在国际空间站工作,将这个距离地球表面400多千米的巨大航天器作为自己的家。2000年11月2日,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 Krikalev)和尤里·吉德津科(Yuri Gidzenko)首次登上国际空间站。此后,国际空间站上的宇航员团队开始了稳定轮换,以确保空间站永远不会空着。

  共有240名男女在这个重达420吨的空间站上工作过。国际空间站以每小时约27700多公里的速度掠过地球,每天绕地球运行16圈。空间站长约109米,包括6个睡觉的地方,两个厕所和一个健身房。最受欢迎的地方是由欧洲空间局建造的穹顶舱(Cupola),直径约2米,高1.5米,设有6个周边窗和1个天窗。穹顶舱能提供360度的视野,使宇航员能够直接观察机械臂操作和已泊接的航天器,还可以远眺地球,凝视正在聚集的风暴,以及太阳的升起。

 2008年的国际空间站 2008年的国际空间站

  蒂姆·皮克(Tim Peake)是唯一一位登上国际空间站的英籍欧空局宇航员,他对穹顶舱有一种特殊的感情。皮克说,他在那里第一次看到我们的星球时,就意识到它是多么脆弱。“你可以看到大气层,只有16公里厚。它不是无穷无尽的,”他在接受采访时回忆道,“所有确保我们能在地球上生存的气体都被在这个非常、非常小的圈层内。你会突然意识到,我们排放其中的东西真的影响很大。”

  国际空间站的生活中也有更平凡的一面:宇航员在失重的漂浮状态下演奏吉他小夜曲;意大利宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂(Samantha Cristoforetti)用一个零重力马克杯第一次品尝了在外太空制作的意式浓缩咖啡;当然,宇航员们还得处理一连串的厕所故障——“我发现,这才是空间站上吸引地球上最多好奇的地方,”皮克说道。许多科学家坚持认为,这些内部细节十分重要。“国际空间站的运营向我们表明,人类可以在远离自己星球的外太空建立家园,那里的环境确实非常恶劣,”英国爱丁堡大学的天体生物学家查尔斯·科克尔(Charles Cockell)教授说,“这对我们来说是非常重要的一课。”

  在20世纪80年代,美国国家航空航天局(NASA)起草了建造永久轨道空间站的计划。然而,对该计划所需费用的预测表明,建造空间站的成本将高得惊人,直到苏联解体提供了与俄罗斯合作的机会。苏联及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站,包括较小的礼炮号(Salyut)空间站和更大的和平号(MIr)空间站,他们的空间工程师在长期空间任务中已经获得了相当多的经验。

  “这也是美国的一项高度务实的举措,”英国国家航天中心(National Space Centre)的主管阿努·奥贾(Anu Ojha)教授说,“美国希望防止苏联太空专家在苏联解体时被各个国家抢走。因此,美国试图让他们参与到联合空间计划中,这样就可以让他们呆在家里,并给予一定的收入。对于这样的计划,国际空间站是完美的。”

  最后,美俄两国就建造国际空间站的计划达成一致,加拿大和日本的航天机构也同意加入这个项目,还有欧洲空间局,英国是其中的关键成员。空间站的组装始于1998年,在2011年完成。在这十三年时间里,美国的航天飞机进行了30多次飞行,俄罗斯的火箭进行了40次多飞行,才将所有组件和模块带到空间站。多年来,宇航员们一直专注于空间站的建设,直到近几年才能够集中精力从事严肃的科学研究,包括与地球上数千名科学家合作进行3000多项实验。

  建造国际空间站的最终费用超过1000亿美元。每一年,这座空间站在维护和补给飞行上耗费约40亿美元。其中大部分由美国支付。问题在于:这么一大笔开支值得吗?

2013年,加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德演唱了大卫·鲍伊的《Space Oddity》

  英国伦敦大学伯贝克分校的行星科学家伊恩·克劳福德(Ian Crawford)教授认为,这样的付出是值得的。他说:“国际空间站是高规格国际合作的一个极好范例,当时的世界迫切需要这样的行动,将世界人民和不同国家联系在一起。学习如何在太空中生活和工作,对我们做好重返月球的准备,以及未来把人送上火星等,都有很大帮助。”

  然而,也有科学家持不同的立场。“你无法证明建造国际空间站所花费的巨额资金是合理的。” 英国的皇家天文学家马丁•里斯爵士(Sir Martin Rees)表示,“首先,科学上的回报是微不足道的。我们的确了解了身体在太空中长时间停留的反应,也在零重力环境下生长了一些晶体,但这与花在国际空间站上的数百亿美元是不相称的。实际上,只有当空间站的厕所被堵住,或者宇航员拿着吉他漂浮在太空中唱歌时,空间站才会成为新闻。”

  马丁·里斯还指出,美国国家航空航天局的钱应该花在向其他行星发射机器人的任务,或者建造轨道天文台上。他的观点得到了美国德克萨斯大学奥斯汀分校的物理学家、诺贝尔奖获得者史蒂夫·温伯格(Steve Weinberg)的支持。“在国际空间站上做的唯一有趣的科学研究是通过阿尔法磁谱仪研究宇宙射线,但宇航员没有参与操作,”他说,“如果使用无人任务将该仪器送入轨道,成本会低得多。”

  阿努·奥贾教授补充道,他最初非常怀疑国际空间站的科学原理,但现在确信它是一个重大的成功。他说:“我们在载人航天上的经验,以及在空间工程和科学成果方面取得的成就是巨大的。我们已经学会了如何在太空中组装巨大的结构,如何在太空中长时间生活,同时处理各种各样的突发事件。关键在于,我们不能浪费这种经验。”

  从对国际空间站宇航员的研究中,我们已经得到一个重要的教训,那就是长时间的零重力环境会对人体产生影响。这些症状包括肌肉衰退、骨密度降低、视力和味觉障碍等。科学家发现,宇航员在完成4到5个月的太空任务后,需要数年时间才能恢复骨密度。另一方面,通过使用跑步机和举重器械,宇航员可以避免肌肉衰退的最坏影响。

  美国国家航空航天局计划在4或5年内继续为国际空间站提供资金,并表示希望私营公司能接管并进行商业运作,同时为探索和定居月球的前沿任务提供资金,或许有朝一日能将人类送上火星。这些项目将包括在绕月轨道上建造一个月球“门户”(Gateway)——一座小型的空间站——作为探索月球表面的中转站。

  但是,私营企业会有兴趣接管国际空间站吗?许多公司都表达了初步兴趣,称他们希望在那里展开工作。总部位于德克萨斯州的“公理太空”(Axiom Space)公司与美国国家航空航天局签署了一项协议,将建造一个用于研究新型材料的太空舱;演员汤姆·克鲁斯和导演道格·里曼计划明年乘坐SpaceX公司的载人龙飞船飞往空间站,为一部动作冒险电影拍摄场景;而计划于2023年播出的电视真人秀比赛“太空英雄”(Space Hero)已经宣布,他们计划将获胜者送往国际空间站。

  这样的冒险活动是否足以提供运营空间站所需的数十亿美元,仍有待观察。另一种选择是拆除国际空间站,使其所有部件坠落到地球上,并在大气层中烧毁。查尔斯·科克尔教授认为,这将是一种可怕的浪费,“要让所有人都同意建造空间站,然后付诸实施,整个过程投入了巨大的努力。如果我们失去这座空间站,那么在短期之内,我们几乎没有机会再建一个,所以我们需要鼓励那些私营公司,希望他们能让空间站至少再运行10年。”(任天)

地球国际空间站
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