國際空間站為空間科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，其上開展了3600余項試驗，共發(fā)表近3000篇高水平論文，在不同領(lǐng)域內(nèi)出版了2200多份出版物。

——張偉 中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任

◎?qū)嵙?xí)記者 于紫月

倘若你有雙千里眼，可以望穿厚實的云層，就能看到在距離地表約400公里的高處有一座相當(dāng)于兩個足球場大小的龐然大物——國際空間站。這是目前在軌運(yùn)行最大的空間平臺，由16個國家共同建造、運(yùn)行和使用。它自開建以來，已經(jīng)兢兢業(yè)業(yè)工作了20余年，立下戰(zhàn)功無數(shù)，闖出赫赫聲名。

對于人類而言，載人航天技術(shù)、空間探索應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都受到了國際空間站的幫助。更重要的是，國際空間站建設(shè)、維護(hù)的寶貴經(jīng)驗如同一顆顆種子，為新空間站的誕生積蓄力量。如今，種子抽根發(fā)芽的時機(jī)日漸成熟。4月21日，俄羅斯國家航天公司總裁德米特里·羅戈津宣布，俄欲建造自己的空間站，爭取2030年讓它升空。而新空間站計劃的啟動，也意味著國際空間站的瀕臨“退休”，國際空間站曾經(jīng)給人類帶來了哪些貢獻(xiàn)？“退休”后又將何去何從？

多國合作探索地外空間

1998年萬圣夜那天，俄羅斯兩位宇航員與美國一位宇航員一同乘坐載人飛船，經(jīng)過2天非比尋常的旅行，飛抵當(dāng)時還處于建設(shè)初期的國際空間站，書寫了國際宇航員常駐于此的序章。

國際空間站是俄美合作最為密切的領(lǐng)域之一，是一次地表之外的太空“破冰”。

然而，僅僅舉兩國之力難以建造出這個縱橫于地球近地空間的龐大機(jī)器。為國際空間站“接生”的還包括11個歐洲航天局成員國（法國、德國、意大利等）、日本、加拿大和巴西共16個國家。

“國際空間站是人類規(guī)模最大、技術(shù)最復(fù)雜、涉及國家最多的空間國際合作項目。其自1998年11月開始建造，陸續(xù)由‘曙光號’功能艙建設(shè)為15個不同規(guī)模的艙段，到2010年基本建成。”中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉在接受科技日報記者采訪時表示。

張偉介紹，國際空間站總體設(shè)計采用桁架掛艙式結(jié)構(gòu)，主要由兩大部分交叉組合而成。一部分是通過對接艙段及節(jié)點艙，將俄羅斯“星辰號”服務(wù)艙、“曙光號”功能艙與“命運(yùn)號”美國實驗艙、“哥倫布號”歐洲實驗艙、“希望號”日本實驗艙等相連接，形成空間站的核心部分；另一部分是在桁架結(jié)構(gòu)上裝有加拿大的遙操作機(jī)械臂系統(tǒng)和空間站艙外設(shè)備，在桁架的兩端安裝四對大型太陽能電池板。

16國傾心打造，15艙各司其職。在合作伙伴們互相依靠、緊密配合下，國際空間站睜開渴求的“眼睛”，不斷探索著航天技術(shù)、地外空間、科學(xué)前沿的未知領(lǐng)域。

為空間科學(xué)研究作出突出貢獻(xiàn)

在科學(xué)研究領(lǐng)域，這座繞轉(zhuǎn)地球的空間實驗室可謂戰(zhàn)功赫赫、成績斐然。張偉列舉了幾個典型成果。

據(jù)估計，宇宙的73%為暗能量，23%為暗物質(zhì)，而只有4%是我們已知的可見物質(zhì)。暗物質(zhì)研究關(guān)系到我們對宇宙起源及發(fā)展規(guī)律的認(rèn)知。2011年，華裔科學(xué)家丁肇中主持建造的第二臺阿爾法磁譜儀（AMS—02）暗物質(zhì)探測器被放置在國際空間站中。該項目吸引了16個國家和地區(qū)的56家機(jī)構(gòu)參與。AMS-02收集到上千億顆宇宙粒子數(shù)據(jù)，取得的突出成果包括：宇宙中正反物質(zhì)的不均衡；宇宙線中的正電子可能來自暗物質(zhì)；宇宙線的年齡大約是1200萬年；宇宙線傳播的路徑中可能存在湍流等。自此，以該探測器為代表的新科學(xué)研究范式成為了空間科學(xué)研究的新動力。

除了便于收集宇宙粒子外，國際空間站還坐擁一種地球上難以獲取的寶貴資源：微重力。這對于我們研究微重力環(huán)境下的相關(guān)物理規(guī)律彌足珍貴。

冷原子實驗室是國際空間站上的一個基本物理設(shè)施，它能將原子冷卻到超低溫，以地球上不可能存在的方式研究原子的基本物理性質(zhì)，如精確測量重力等。基于此，科學(xué)家首次在軌實現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚，有助于解開量子力學(xué)領(lǐng)域最為棘手的難題。

對于普通人來說，這些高大上的成果也許難以完全理解。接下來，我們來看看國際空間站相對“接地氣”、但同樣意義非凡的研究。

早前在航天飛機(jī)上，宇航員大多只能在太空中度過一兩周的時間。國際空間站建成之后，宇航員則可在上面活動6個月甚至更久。在微重力條件下長期生活將導(dǎo)致人的肌肉萎縮和骨丟失，解決這一問題對于實現(xiàn)人類長期太空生存非常重要。目前科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出適用于太空生活的日常鍛煉方法、飲食習(xí)慣及防治肌肉萎縮和骨丟失的藥物，可顯著減少宇航員在國際空間站駐留期間發(fā)生肌肉萎縮和骨丟失的情況，并為保障載人深空任務(wù)中宇航員的體力和營養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

“國際空間站為空間科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，其上開展了3600余項試驗，共發(fā)表近3000篇高水平論文，在不同領(lǐng)域內(nèi)出版了2200多份出版物。”張偉告訴科技日報記者，其在支撐社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的貢獻(xiàn)涉及人類健康、地球災(zāi)害監(jiān)測、科普教育等多個領(lǐng)域，同時積極推動了信息、材料和藥物等方面的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，為地面相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步和發(fā)展提供了新的思路。

國際空間站“退休后”或被“返聘”

國際空間站設(shè)計壽命為10—15年。原本，這位功勛卓著的太空“老干部”已瀕臨“退休”。但在2015年，俄、美達(dá)成一致意見并簽署協(xié)議，同意國際空間站的使用壽命由2020年延長至2024年。

為何國際空間站能夠“超長待機(jī)”？張偉指出，其在建設(shè)之初，為了實現(xiàn)這一重大空間設(shè)施的充分利用，就充分考慮了其超長服役的需求。同時，在技術(shù)手段上也采取了預(yù)防突發(fā)情況的系列方案，包括防止微流星體和空間碎片撞擊的空間站防護(hù)方案、設(shè)備檢測和維修保障方案等。

即便如此，這座龐然大物終究抵不過歲月的侵蝕。2020年，國際空間站上的美國艙段出現(xiàn)了空氣泄漏的情況，艙內(nèi)駐守的3名宇航員被緊急集中到了俄羅斯艙段內(nèi)，進(jìn)行閉艙壓力檢查，尋找漏氣源頭。之前2018年，與國際空間站對接的俄羅斯“聯(lián)盟號”飛船也發(fā)現(xiàn)了空氣泄漏事件。目前，這些突發(fā)狀況仍在可控范圍內(nèi)。

國際空間站究竟能堅持到何時？沒有人知道。但美國國家航空航天局（NASA）國際空間站項目經(jīng)理喬爾·蒙塔爾巴諾對它信心十足：“目前各方同意國際空間站運(yùn)轉(zhuǎn)到2024年，而從工程學(xué)立場來說，空間站能撐得更加久。我們期望它能運(yùn)轉(zhuǎn)到2028年，而且沒有什么問題。”

“退休”后，國際空間站將何去何從？

張偉表示，目前美國希望在2024年后將國際空間站交給私營公司運(yùn)營，如SpaceX或波音等。在他看來，隨著歲月流逝，航天器及設(shè)備不可避免地出現(xiàn)老化，當(dāng)國際空間站的安全可靠性降低，尤其是當(dāng)環(huán)控生保系統(tǒng)無法正常工作，難以保障宇航員在太空的生活和工作時，國際空間站將不得不退役。

“國際空間站退役后，為了避免成為太空垃圾，可控制其離軌返回地球，再入大氣層燒毀后少量殘骸墜入海洋。”張偉說。

一鯨落，萬物生。即便終究有一天，這位勤勤懇懇的太空“老干部”會攜著浴火的悲壯隱匿于海洋中消失不見，它所創(chuàng)造的價值仍將永矗于人類科學(xué)進(jìn)步的歷史之路上，化作一豐碑，好似一鯨落，催化出新一輪空間探索的盎然生機(jī)。