国际空间站曾经给人类带来了哪些贡献？

2021-04-27 13:46:09来源：科技日报

国际空间站为空间科学与应用领域的快速发展作出了突出贡献，其上开展了3600余项试验，共发表近3000篇高水平论文，在不同领域内出版了2200多份出版物。

——张伟中国科学院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任

倘若你有双千里眼，可以望穿厚实的云层，就能看到在距离地表约400公里的高处有一座相当于两个足球场大小的庞然大物——国际空间站。这是目前在轨运行最大的空间平台，由16个国家共同建造、运行和使用。它自开建以来，已经兢兢业业工作了20余年，立下战功无数，闯出赫赫声名。

对于人类而言，载人航天技术、空间探索应用等诸多领域都受到了国际空间站的帮助。更重要的是，国际空间站建设、维护的宝贵经验如同一颗颗种子，为新空间站的诞生积蓄力量。如今，种子抽根发芽的时机日渐成熟。4月21日，俄罗斯国家航天公司总裁德米特里·罗戈津宣布，俄欲建造自己的空间站，争取2030年让它升空。而新空间站计划的启动，也意味着国际空间站的濒临“退休”，国际空间站曾经给人类带来了哪些贡献?“退休”后又将何去何从?

多国合作探索地外空间

1998年万圣夜那天，俄罗斯两位宇航员与美国一位宇航员一同乘坐载人飞船，经过2天非比寻常的旅行，飞抵当时还处于建设初期的国际空间站，书写了国际宇航员常驻于此的序章。

国际空间站是俄美合作最为密切的领域之一，是一次地表之外的太空“破冰”。

然而，仅仅举两国之力难以建造出这个纵横于地球近地空间的庞大机器。为国际空间站“接生”的还包括11个欧洲航天局成员国(法国、德国、意大利等)、日本、加拿大和巴西共16个国家。

“国际空间站是人类规模最大、技术最复杂、涉及国家最多的空间国际合作项目。其自1998年11月开始建造，陆续由‘曙光号’功能舱建设为15个不同规模的舱段，到2010年基本建成。”中国科学院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任张伟在接受科技日报记者采访时表示。

张伟介绍，国际空间站总体设计采用桁架挂舱式结构，主要由两大部分交叉组合而成。一部分是通过对接舱段及节点舱，将俄罗斯“星辰号”服务舱、“曙光号”功能舱与“命运号”美国实验舱、“哥伦布号”欧洲实验舱、“希望号”日本实验舱等相连接，形成空间站的核心部分;另一部分是在桁架结构上装有加拿大的遥操作机械臂系统和空间站舱外设备，在桁架的两端安装四对大型太阳能电池板。

16国倾心打造，15舱各司其职。在合作伙伴们互相依靠、紧密配合下，国际空间站睁开渴求的“眼睛”，不断探索着航天技术、地外空间、科学前沿的未知领域。

为空间科学研究作出突出贡献

在科学研究领域，这座绕转地球的空间实验室可谓战功赫赫、成绩斐然。张伟列举了几个典型成果。

据估计，宇宙的73%为暗能量，23%为暗物质，而只有4%是我们已知的可见物质。暗物质研究关系到我们对宇宙起源及发展规律的认知。2011年，华裔科学家丁肇中主持建造的第二台阿尔法磁谱仪(AMS—02)暗物质探测器被放置在国际空间站中。该项目吸引了16个国家和地区的56家机构参与。AMS-02收集到上千亿颗宇宙粒子数据，取得的突出成果包括：宇宙中正反物质的不均衡;宇宙线中的正电子可能来自暗物质;宇宙线的年龄大约是1200万年;宇宙线传播的路径中可能存在湍流等。自此，以该探测器为代表的新科学研究范式成为了空间科学研究的新动力。

除了便于收集宇宙粒子外，国际空间站还坐拥一种地球上难以获取的宝贵资源：微重力。这对于我们研究微重力环境下的相关物理规律弥足珍贵。

冷原子实验室是国际空间站上的一个基本物理设施，它能将原子冷却到超低温，以地球上不可能存在的方式研究原子的基本物理性质，如精确测量重力等。基于此，科学家首次在轨实现玻色-爱因斯坦凝聚，有助于解开量子力学领域最为棘手的难题。

对于普通人来说，这些高大上的成果也许难以完全理解。接下来，我们来看看国际空间站相对“接地气”、但同样意义非凡的研究。

早前在航天飞机上，宇航员大多只能在太空中度过一两周的时间。国际空间站建成之后，宇航员则可在上面活动6个月甚至更久。在微重力条件下长期生活将导致人的肌肉萎缩和骨丢失，解决这一问题对于实现人类长期太空生存非常重要。目前科学家已经开发出适用于太空生活的日常锻炼方法、饮食习惯及防治肌肉萎缩和骨丢失的药物，可显著减少宇航员在国际空间站驻留期间发生肌肉萎缩和骨丢失的情况，并为保障载人深空任务中宇航员的体力和营养奠定了基础。

“国际空间站为空间科学与应用领域的快速发展作出了突出贡献，其上开展了3600余项试验，共发表近3000篇高水平论文，在不同领域内出版了2200多份出版物。”张伟告诉科技日报记者，其在支撑社会经济发展方面的贡献涉及人类健康、地球灾害监测、科普教育等多个领域，同时积极推动了信息、材料和药物等方面的产业应用，为地面相关产业进步和发展提供了新的思路。

国际空间站“退休后”或被“返聘”

国际空间站设计寿命为10—15年。原本，这位功勋卓著的太空“老干部”已濒临“退休”。但在2015年，俄、美达成一致意见并签署协议，同意国际空间站的使用寿命由2020年延长至2024年。

为何国际空间站能够“超长待机”?张伟指出，其在建设之初，为了实现这一重大空间设施的充分利用，就充分考虑了其超长服役的需求。同时，在技术手段上也采取了预防突发情况的系列方案，包括防止微流星体和空间碎片撞击的空间站防护方案、设备检测和维修保障方案等。

即便如此，这座庞然大物终究抵不过岁月的侵蚀。2020年，国际空间站上的美国舱段出现了空气泄漏的情况，舱内驻守的3名宇航员被紧急集中到了俄罗斯舱段内，进行闭舱压力检查，寻找漏气源头。之前2018年，与国际空间站对接的俄罗斯“联盟号”飞船也发现了空气泄漏事件。目前，这些突发状况仍在可控范围内。

国际空间站究竟能坚持到何时?没有人知道。但美国国家航空航天局(NASA)国际空间站项目经理乔尔·蒙塔尔巴诺对它信心十足：“目前各方同意国际空间站运转到2024年，而从工程学立场来说，空间站能撑得更加久。我们期望它能运转到2028年，而且没有什么问题。”

“退休”后，国际空间站将何去何从?

张伟表示，目前美国希望在2024年后将国际空间站交给私营公司运营，如SpaceX或波音等。在他看来，随着岁月流逝，航天器及设备不可避免地出现老化，当国际空间站的安全可靠性降低，尤其是当环控生保系统无法正常工作，难以保障宇航员在太空的生活和工作时，国际空间站将不得不退役。

“国际空间站退役后，为了避免成为太空垃圾，可控制其离轨返回地球，再入大气层烧毁后少量残骸坠入海洋。”张伟说。

一鲸落，万物生。即便终究有一天，这位勤勤恳恳的太空“老干部”会携着浴火的悲壮隐匿于海洋中消失不见，它所创造的价值仍将永矗于人类科学进步的历史之路上，化作一丰碑，好似一鲸落，催化出新一轮空间探索的盎然生机。(实习记者于紫月)

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