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俄欲退出國際空間站項目

來源︰科技日報作者︰于紫月責任編輯︰李佳琦
2021-05-07 08:23

俄欲退出國際空間站項目

立下赫赫戰功的太空“老干部”將何去何從

搭載四名航天員的載人“龍”飛船,與國際空間站完成對接,NASA公布了部分照片。視覺中國供圖

國際空間站為空間科學與應用領域的快速發展作出了突出貢獻,其上開展了3600余項試驗,共發表近3000篇高水平論文,在不同領域內出版了2200多份出版物。

——張偉 中國科學院空間應用工程與技術中心應用發展中心主任

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

對于人類而言,載人航天技術、空間探索應用等諸多領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、維護的寶貴經驗如同一顆顆種子,為新空間站的誕生積蓄力量。如今,種子抽根發芽的時機日漸成熟。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”,國際空間站曾經給人類帶來了哪些貢獻?“退休”後又將何去何從?

多國合作探索地外空間

1998年萬聖夜那天,俄羅斯兩位宇航員與美國一位宇航員一同乘坐載人飛船,經過2天非比尋常的旅行,飛抵當時還處于建設初期的國際空間站,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模最大、技術最復雜、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,陸續由‘曙光號’功能艙建設為15個不同規模的艙段,到2010年基本建成。”中國科學院空間應用工程與技術中心應用發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,國際空間站總體設計采用桁架掛艙式結構,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點艙,將俄羅斯“星辰號”服務艙、“曙光號”功能艙與“命運號”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構上裝有加拿大的遙操作機械臂系統和空間站艙外設備,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“眼楮”,不斷探索著航天技術、地外空間、科學前沿的未知領域。

為空間科學研究作出突出貢獻

在科學研究領域,這座繞轉地球的空間實驗室可謂戰功赫赫、成績斐然。張偉列舉了幾個典型成果。

據估計,宇宙的73%為暗能量,23%為暗物質,而只有4%是我們已知的可見物質。暗物質研究關系到我們對宇宙起源及發展規律的認知。2011年,華裔科學家丁肇中主持建造的第二台阿爾法磁譜儀(AMS—02)暗物質探測器被放置在國際空間站中。該項目吸引了16個國家和地區的56家機構參與。AMS-02收集到上千億顆宇宙粒子數據,取得的突出成果包括︰宇宙中正反物質的不均衡;宇宙線中的正電子可能來自暗物質;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研究範式成為了空間科學研究的新動力。

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境下的相關物理規律彌足珍貴。

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,如精確測量重力等。基于此,科學家首次在軌實現玻色-愛因斯坦凝聚,有助于解開量子力學領域最為棘手的難題。

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。國際空間站建成之後,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致人的肌肉萎縮和骨丟失,解決這一問題對于實現人類長期太空生存非常重要。目前科學家已經開發出適用于太空生活的日常鍛煉方法、飲食習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生肌肉萎縮和骨丟失的情況,並為保障載人深空任務中宇航員的體力和營養奠定了基礎。

“國際空間站為空間科學與應用領域的快速發展作出了突出貢獻,其上開展了3600余項試驗,共發表近3000篇高水平論文,在不同領域內出版了2200多份出版物。”張偉告訴科技日報記者,其在支撐社會經濟發展方面的貢獻涉及人類健康、地球災害監測、科普教育等多個領域,同時積極推動了信息、材料和藥物等方面的產業應用,為地面相關產業進步和發展提供了新的思路。

國際空間站“退休後”或被“返聘”

國際空間站設計壽命為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、美達成一致意見並簽署協議,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”?張偉指出,其在建設之初,為了實現這一重大空間設施的充分利用,就充分考慮了其超長服役的需求。同時,在技術手段上也采取了預防突發情況的系列方案,包括防止微流星體和空間碎片撞擊的空間站防護方案、設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了空氣泄漏的情況,艙內駐守的3名宇航員被緊急集中到了俄羅斯艙段內,進行閉艙壓力檢查,尋找漏氣源頭。之前2018年,與國際空間站對接的俄羅斯“聯盟號”飛船也發現了空氣泄漏事件。目前,這些突發狀況仍在可控範圍內。

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轉到2024年,而從工程學立場來說,空間站能撐得更加久。我們期望它能運轉到2028年,而且沒有什麼問題。”

“退休”後,國際空間站將何去何從?

張偉表示,目前美國希望在2024年後將國際空間站交給私營公司運營,如SpaceX或波音等。在他看來,隨著歲月流逝,航天器及設備不可避免地出現老化,當國際空間站的安全可靠性降低,尤其是當環控生保系統無法正常工作,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。

“國際空間站退役後,為了避免成為太空垃圾,可控制其離軌返回地球,再入大氣層燒毀後少量殘骸墜入海洋。”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,它所創造的價值仍將永矗于人類科學進步的歷史之路上,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。

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