人類最高科技水平及最複雜的工程之國際空間站，人類智慧大成者

人類創造了地球上的文明，同樣也創造了很多非常複雜、龐大及宏偉工程。到今天為止，人類創造的工程中，從科學技術水平、應用先進技術程度、工程複雜性、投資費用等維度考慮，代表人類最高科技水平有哪些呢？

國際空間站

國際空間站全貌

航天領域一直作為人類最頂尖科學技術水平的代表，集合了物理學、生物學、材料、通信、動力、燃料、生命科學、計算機、環境、自動控制等多個學科、領域的前沿水平，可謂是集人類智慧成果的大成，國際空間站便是航天領域的最佳代表。

從國際空間站看地球

國際空間站長度73米，寬度達109米，加壓空間916m³，重量達到420噸，設計壽命10~15年，繞地球一圈92.65分鐘。共由16個國家（包括美國、俄羅斯、日本、加拿大、巴西、法國、英國、德國、義大利、比利時、丹麥、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）一起參與建設，1998年開始建設，2010年全面建設完成，耗時12年，花費超過1300億美元，加上各種維護費用，至今已經花費近2000億美元。

國際空間站加壓區

按照技術劃分標準，空間站目前為止共劃分為四代。第一代空間站特徵是單模塊，單接口，主要用於技術驗證，人類只能在其內部進行短暫時間的居住，比如說禮炮1號到禮炮5號，美國天空實驗室，我國的天宮一號、二號等。第二代空間站特徵是單模塊，2接口，可以實現人類較長時間居住，禮炮6號、7號等。

國際空間站「俄羅斯區」

第三代空間站的特徵是多模塊，積木式結構，相對第一和第二代來說，第三代空間站實現了跨越式的突破。比如前蘇聯的和平號空間站，採用模塊式組裝，只要對接接口一致，可以實現不同功能的模塊對接，不但便於空間站的後續升級維護，也降低了對火箭發射載荷的要求，降低風險。經過不斷升級和改進，最終建成的和平和空間站達到130噸，350立方米加壓空間。我國即將要發射的「天宮號」空間站，便是屬於第三代空間站，其重量在80噸左右，後續可升級到100噸以上。

空間站的「美國區」

而國際空間站則屬於第四代空間站，也是目前世界上唯一一個第四代空間站，其主要特徵是多模塊，桁架結構和積木式的混合結構。從需求上看，第三代空間站已經能滿足絕大部分人類實驗需求，第四代空間站更加複雜、功能更加強大，當然費用也更加高昂，單個國家難以負擔。國際空間站是美俄兩國牽頭建立的，為此美國還放棄發展自家的「自由號」空間站。

美國規劃的「自由號」國際空間站

相比較前面三代國際空間站，第四代空間站幾乎可以實現任何需求的空間實驗，對接任何功能的模塊。國際空間站可以6人長期駐紮，具有完善的生活及工作區域，每年將進行8次貨運對接及4次以上載人對接。由於國際空間站採用了桁架這種大型結構方式，使得它的施工難度極大，很多工作只能依靠美國的太空梭完成。自從美國太空梭退役以後，目前世界上已經沒有能力再進行國際空間站這種級別的太空飛行器建設了。由於不過從技術性能上來說，相比第三代，並沒有突破性的優勢，因此對於一個國家的空間站來說，沒有能力也沒有必要建造第四代空間站。

國際空間站廁所內部

國際空間站寢室

國際空間站主要的一個作用就是進行微重力下的科學實驗，運營十幾年來，國際空間站取得了巨大成就，並促進了人類天文觀測、對地遙感、航天醫學、植物育種等多方面技術的快速進步。國際空間站上研究的技術非常多，主要涵蓋的領域有：

1）生物學與生物技術；

2）地球與空間科學；

3）物理科學；

4）技術開發與驗證；

5）人體及生命科學；

6）教育活動及推廣。

空間站上日常實驗

由於國家空間站工程的複雜與宏偉，對於其在現代社會的地位，有人將其比與古代埃及的金字塔、古巴比倫「空中花園」等人類歷史標誌性工程相提並論。

古巴比倫「空花園」想像圖

當然，除了國際空間站外，還有很多同樣集合了人類最先進技術水平的大型複雜工程，比如曼哈頓計劃、阿波羅登月計劃、人類基因組計劃、大型強子對撞機計劃等等，後面我們繼續逐個了解。