國際空間站20年,不斷老化要修修補補,美國還沒接替者
2020-11-26 網易科技
圖示：2017年，遠徵54、55號任務的太空人準備從哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場發射升空前往國際空間站
作者 | 辰辰
出品 | 網易科技《知否》欄目組（公眾號：tech_163）
自2000年開始，儘管太空中存在各種各樣的固有危險，人類還是在國際空間站生活了20年的時間，完成了各種各樣的科學實驗。
少量但持續不斷的空氣洩漏正在加劇。美國國家航空航天局（NASA）說，這不會危及太空人生命，絕對不會。但如果你是在一艘距離地面400公裡的宇宙飛船上，任何洩漏都是糟糕的問題。
太空人將國際空間站上的俄羅斯艙室隔離開來。但幾周後，他們仍然無法找到洩漏點的確切位置。上個月，一名太空人做了一項小小的偵查工作，他打開一個茶包，看著茶葉在失重的太空環境中緩緩飄向微小的缺口，緩緩洩漏的空氣不斷發出嘶嘶的聲音。
國際空間站已經太久了。它不時會漏水，需要太空人不斷修修補補。廁所也壞了，電池也需要更換。除此之外，它必須躲避軌道上微小的隕石：僅今年一年，國際空間站就不得不採取三次機動以避免被隕石擊中。有時也會中彩，比如2016年一塊太空碎片就打碎了國際空間站的一扇窗戶。
儘管太空中存在著沒有空氣、存在輻射、軌道上的碎片以比子彈快幾倍的速度飛來飛去等固有危險，太空人們還是設法在國際空間站上連續生活了20年。
2000年11月2日，NASA太空人比爾·謝潑德（Bill Shepard）和俄羅斯同行尤裡·吉曾科（Yuri Gidzenko）以及謝爾蓋·克裡卡列夫（Sergei Krikalev）成為第一批在空間站生活和工作很長一段時間的太空人，此後這種方式一直延續至今。本月，NASA開展了國際空間站運行開展科學工作20周年的一系列紀念活動，其中包括3D列印人體器官，培育蛋白質晶體和研究太空環境對人體影響等科學實驗。
國際空間站已經不僅僅是人類最偉大的工程壯舉，也是讓太空人學會在太空中生活和工作，準備登陸月球和火星的一種合作方式。
圖示：2011年，在一次持續6小時34分鐘的太空行走中，NASA太空人史蒂夫·鮑文（Steve Bowen）和阿爾文·德魯（Alvin Drew）安裝了一根電力延長電纜，移動了失靈的氨氣泵，安裝了一個攝像頭和其他設備。國際空間站已經連續使用20年時間，不斷進行維護仍然是一項挑戰。
但隨著國際空間站不斷老化，人們擔心接下來到底會發生什麼，以及美國是否會陷入類似2011年的不利境地，當時NASA太空梭在沒有備好後備的情況下退役，這使得其不得不依賴俄羅斯將太空人送入太空。直到今年早些時候，作為NASA商業太空人計劃的一部分，SpaceX成功發射的載人龍飛船才結束了這一不光彩的篇章。
現在的擔憂是，在繼任者準備好之前，國際空間站有一天是否需要降落回地球，那將是一個精心協調但壯觀的墜入海洋的過程。
NASA局長吉姆·布裡登斯汀（Jim Bridenstine）最近幾周一直告誡美國國會需要更好地資助國際空間站的工作並為未來做計劃。
「我們會想到阿波羅時代，儘管我們很喜歡它，但它還是走到了盡頭，」他在最近的參議院聽證會上說，「在太空梭出現之前，我們有一個大約8年的空缺。在太空梭退役後，我們在商業太空人計劃實施之前又有了八年的缺口。我們希望確保美國在近地軌道上沒有缺口。」
美國太空人使用的下一個空間站可能回由Axiom這樣的公司取代NASA擁有和運營。Axiom正在建造一個商業空間站，它表示其將基於國際空間站的傳統基礎，但組裝成本更低，維護更容易。
從外部看，這一新的空間站看起來很像國際空間站，有居住艙、太陽能電池陣列和對接口。但內部卻截然不同，其擁有「有史以來為太空建造的最大玻璃觀景臺」。
「我們希望客戶能有這種出色、舒適、豪華的感覺，」 Axiom聯合創始人邁克·蘇弗雷迪尼(Mike Suffredini)說，他曾負責NASA國際空間站項目長達十年之久。「我們甚至研究如何在軌道上烹飪食物……讓食物更美味一點。」
新型空間站的室內設計由法國建築師和設計師菲利普·斯塔克(Philippe Starck)負責。斯塔克以設計家具、遊艇和公司總部等各種家具而聞名。他對Axiom空間站的設想是「創造一個巢穴，像一個舒適友好的蛋，其材料和配色靈感都將來自初生的宇宙。」
換句話說，這與國際空間站相去甚遠。
圖示：2011年5月29日，從NASA奮進號太空梭上看到的國際空間站。這是奮進號的最後一次飛行任務。
毫無疑問，國際空間站算得上一個奇蹟，是人類在軌道上組裝成型的巨大裝置。
NASA前太空人焦立中說：「迄今為止，我認為國際空間站是人類規模最大的太空建設項目，數量級極高。」「我們真的成功了。」
挑戰還不僅僅是太空惡劣的真空環境。「我們是在和說不同語言、有不同種族文化的人一起做這件事，」前NASA太空人帕姆·梅爾羅伊(Pam Melroy)說。
她說：「任何人都可以去觀看火箭發射並受到啟發。」「但我希望人們能親眼看到國際空間站，因為這是一項了不起的工程壯舉。當你走近它的時候，它看起來就像一件現代藝術作品。」
NASA有一項名為「定位空間站」的服務，天文愛好者可以輸入他們的電子郵件和所處位置，當國際空間站掠過頭頂時就會得到通知。在晴朗的夜空中，國際空間站常常是天空中最亮的點，以28000公裡的時速衝向地平線，每90分鐘環繞地球一圈，像煙火一樣在夜空中劃出弧形。
攝影師們有時會捕捉到國際空間站的剪影、巨大的太陽能電池組，看起來像科幻飛船的翅膀。
儘管太空飛行充滿浪漫主義色彩，但現實中的太空探索是一項充滿困難甚至可能致命的事業，需要太空人和任務控制專家團隊的足智多謀和奉獻精神，每天24小時對系統進行監控。
焦立中說：「我的意思是，這聽起來可能很瘋狂，但事實證明，設計和建立一個可靠的生命維持系統非常困難。」「我們的生命維持系統總是壞掉，總是需要重啟，總是需要備件。」
除了要應對空氣洩漏或躲避太空碎片，有時國際空間站中的管道也會出問題。
焦立中回憶說，有一次他和隊友們聞到了「你能想像得到的最恐怖氣味」。「我們當時想，『那會是什麼？』我們翻起一塊塊蓋板查看。然後我們把馬桶附近的嵌板提起來，這些可怕的綠色小球正在從嵌板裡冒出來。『哦，我的天哪。』」
今年9月，NASA宣布將向國際空間站運送一個新馬桶。新馬桶造價為2300萬美元，它更小更輕，更適合女性使用，同時還能將更多的尿液循環轉化為飲用水。
國際空間站也是一個實驗室，研究人員能夠在這裡消除地球上一直存在的引力變量。
印第安納州研究公司Techshot首席科學家尤金·博蘭(Eugene Boland)說：「消除變量的能力就是科學的前進方向。」「因此從沒有持續重力影響的角度看，國際空間站能持續運行20年令人興奮。作為一名科學家，你知道，這是大多數科學家永遠不會得到的閃亮新工具。」
如果在地面上用3D列印技術造出一個器官，重力會使它像蛋奶酥一樣坍縮，所以科學家們必須對諸如人造心臟的腔壁等位置進行加固。但隨後科學家們開始考慮太空失重的環境：「如果我們不再需要添加額外支架來支撐開放腔室會如何？」博蘭說。如果物體「因為沒有重力」而自行撐起來會怎樣？
國際空間站還就人體在太空中的變化開展了一系列研究。斯科特·凱利（Scott Kelly）在太空待了將近一年，研究人員多年來一直在研究將他和孿生兄弟馬克進行比對。凱利在太空中經歷了一些生理和染色體上的變化，比如基因表達的變化，以及保護染色體末端的端粒在太空中變長。
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