0年前，美國宇航局(NASA)宇航員比爾·謝潑德(Bill Shepherd)和兩名俄羅斯宇航員謝爾蓋·克里卡列夫(Sergei Krikalev)、尤里·吉琴科(Yuri Gidzenko)擠進聯(lián)盟號(Soyuz)飛船并進入軌道。兩天后，他們的飛船與國際空間站對接，當時后者還很小。他們的到來將預(yù)示著這個軌道實驗室20年來持續(xù)有人駐留的開始，NASA領(lǐng)導著一項國際合作努力，將在10年中繼續(xù)建設(shè)這個實驗室。
出于在美蘇大沖突后緩和地緣政治緊張局勢的愿望，空間站合作伙伴關(guān)系或多或少取得了成功。即使2003年哥倫比亞號航天飛機發(fā)生空難，但空間站仍然有人駐留，只是后來美國有近10年時間沒有自己進行太空運輸。NASA、俄羅斯航天局Roscosmos以及歐洲、日本和加拿大的合作伙伴已經(jīng)能夠相互依賴。
這并不是說這很容易。從登上空間站的最初時刻起，緊張局勢就一直存在。謝潑德成為國際空間站的首位指令長，而不是他更有經(jīng)驗的宇航員同行，他想給空間站起個綽號叫“阿爾法”(代表第一的希臘字母)。他得到了克里卡列夫的支持，但有些俄羅斯太空官員認為，他們早期的和平號空間站已經(jīng)贏得了這一榮譽。他們認為，新的空間站應(yīng)該命名為“Beta”(第二)，但NASA不贊成這個綽號。
在最近一次從哈薩克斯坦發(fā)射到國際空間站的前幾天，NASA宇航員凱特·魯賓斯(Kate Rubins)表示：“我認為國際空間站是人類歷史上最令人難以置信的工程成就之一。看到這樣一臺完全由人類建造并飛離地球表面的巨型機器在20年后仍能在太空中生存，這真是一件相當令人驚嘆的事情。”
國際空間站的獨特之處在于，從來沒有人在軌道上建造過這么大的航天器，也沒有人在軌道上飛行過這么長時間。從這個意義上說，它每天都在考驗可能的極限，空間站的成就值得反思。這些合作與努力遠遠超出了地緣政治的范疇，從科學到探索，再到太空的商業(yè)化。然而，越來越多的人擔心空間站可能會在有繼任者到來之前退役，很快就會結(jié)束我們在軌道上長達20年的飛行。此外，我們可能會浪費掉從這樣的太空前哨獲得的大部分價值。
國際空間站上能做什么？
建設(shè)國際空間站并不便宜。舉例來說，美國航天飛機在21世紀頭10年中幾乎完全被用于建造國際空間站，折的花多少航天飛機預(yù)算?自近30年前開始建設(shè)以來，NASA已經(jīng)花費了1000億至1500億美元來組裝和維護空間站。然而，NASA、美國乃至全世界都從他們的投資中獲得了豐厚的回報。
首先，國際空間站名副其實。除了在緊張局勢日益加劇的情況下為俄羅斯和美國提供寶貴的外交聯(lián)系外，這個在軌實驗室還向世界大部分地區(qū)開放了空間。NASA空間站項目經(jīng)理喬爾·蒙塔巴諾(Joel Montalbano)稱，國際空間站已經(jīng)接觸到了108個國家和地區(qū)，要么有宇航員入住，要么在空間站上有研究項目，或者進行過外聯(lián)活動。
在國際空間站出現(xiàn)之前，NASA宇航員大多只能在航天飛機任務(wù)期間在太空中度過10天或兩周時間?，F(xiàn)在，宇航員定期進行6個月的輪轉(zhuǎn)駐留，NASA宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)在上面待了11個月，而佩吉·惠特森(Peggy Whitson)、克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和德魯·摩根(Drew Morgan)都在太空中度過了9個月或更長時間。這使得地球上的科學家和醫(yī)生能夠研究更長時間的微重力環(huán)境是如何影響人類生理的。在將宇航員送往太陽系更深的地方(如火星)執(zhí)行更長時間的任務(wù)之前，這種類型的研究是必不可少的。
國際空間站實際上就是個軌道實驗室，研究人員在這里獲得了難得的機會來移除地球上始終存在的一個變量——重力。在最初的十年里，幾乎沒有時間進行科學研究，因為空間站上的大部分工作都致力于設(shè)施的建設(shè)和維護。然后，在2010年基本完工后，航天飛機停止飛行，因此受俄羅斯航天器限制，NASA在空間站上每次只能有大約兩名宇航員。
印第安納州研究公司Techshot的首席科學家尤金·博蘭(Eugene Boland)說：“剔除變量的能力是科學前進的方式。因此，在沒有持續(xù)重力影響的情況下，空間站工作了20年，這是一種令人興奮的經(jīng)歷。作為一名科學家，你知道，這是一種全新工具，大多數(shù)科學家永遠不會在他們的工具箱中看到。”
如果你在地球上三D打印一個器官，重力會使它像蛋奶酥一樣坍塌，所以科學家們不得不對其加固，比如說心腔壁。但是后來科學家們開始思考利用沒有重力的太空環(huán)境，博蘭說：“如果我們不需要增加額外的腳手架來容納像心臟這樣的器官中的開放腔，那會怎么樣?如果物體因為沒有重力而自己站立起來會怎么樣呢?”
在國際空間站上，許多最好的研究都是關(guān)于人體的。NASA宇航員斯科特·凱利(Scott Kelly)在太空呆了將近一年，研究人員多年來始終在研究他與自己的孿生兄弟馬克·凱利(Mark Kelly)的差異。斯科特在太空期間發(fā)生了幾次生理和染色體變化，比如他的基因表達發(fā)生了變化，他保護染色體末端的端粒在太空中變長了。
“商業(yè)宇航員”計劃的出現(xiàn)改變了這一點。由于SpaceX的載人龍飛船每次執(zhí)行任務(wù)，NASA將能夠派出4人，而不是3人。這第四個人的時間幾乎將全部投入到科學研究中。這將使投入科研的“宇航員時間”翻一番，從每周35小時增加到70小時。
最后，空間站為美國公司提供了一個寶貴的平臺，將他們的觸角伸向近地軌道。SpaceX、Northrop Grumman和波音等已經(jīng)能夠開發(fā)前往軌道的貨物和宇航員運輸系統(tǒng)，刺激了它們的航天活動。像Made in Space、NanoRacks和許多其他公司都受益于能夠在微重力下測試制造和其他活動，而不必經(jīng)歷自己開發(fā)微型空間站可能難以逾越的障礙。
在某種程度上，商業(yè)太空在美國是個新興的行業(yè)，很多這種活動都可以以這樣或那樣的方式追溯到國際空間站。
硬件老化故障頻發(fā)
國際空間站上規(guī)模雖小但持續(xù)的漏氣情況越來越嚴重。NASA保證說，絕對不會危及生命安全。但如果你在地球上空400公里的軌道飛船上，任何泄漏都將是嚴重的。國際空間站上的宇航員將漏氣范圍縮小在俄羅斯艙部分。但經(jīng)過幾周的排查，他們?nèi)匀徽也坏竭@個小洞的確切位置。然后在上個月，其中一名宇航員做了些偵察工作，他打開了一個茶袋，在失重的太空環(huán)境中，看著樹葉被緩慢發(fā)出嘶嘶聲的氣流帶向這個微小的裂縫。
國際空間站已經(jīng)十分陳舊了，它會時不時地泄漏，需要宇航員不停地安裝這樣或那樣的補丁。就像NASA前宇航員焦立中和他的同事們注意到的那樣， 那里有“你能想象到的最難聞的氣味”。他回憶說：“我們當時就想，‘那會是什么呢?’我們正在抬起面板，看著面板后面。然后我們抬起馬桶附近的嵌板，這些可怕的綠色球體開始從嵌板中冒出來。然后驚呼：‘哦，我的天哪!’”
太空馬桶也壞了，電池需要更換。今年9月份，NASA宣布將向空間站發(fā)送全新馬桶，其造價達2300萬美元。它更小更輕，更適合女性，同時能夠?qū)⒏嗟哪蛞夯厥盏斤嬘盟小?與此同時，國際空間站必須躲避太空碎片。僅今年一年，它就不得不進行了三次機動，以避免被擊中。有時，國際空間站確實會被貼上“創(chuàng)可貼”，比如2016年，一塊太空碎片穿透了它的窗戶。
盡管存在太空固有的危險，比如沒有空氣的真空環(huán)境、輻射、在軌道上四處噴射的碎片(速度比飛馳的子彈快幾倍)，但人類宇航員們還是設(shè)法在這個太空前哨上連續(xù)生活了20年。多年來，國際空間站不僅是人類最偉大的工程壯舉之一，也是各國結(jié)成聯(lián)盟的一種方式。與此同時，宇航員們正在學習在太空生活和工作，并為前往月球和火星的更長時間太空任務(wù)做準備。
但隨著國際空間站持續(xù)老化，人們擔心接下來會發(fā)生什么，以及美國是否會發(fā)現(xiàn)自己再次處于類似于2011年的境地。當時，美國退役了自己的航天飛機，但沒有準備好后備航天器。這使得NASA不得不依賴俄羅斯飛船將其宇航員送上太空，直到今年早些時候SpaceX作為NASA“商業(yè)宇航員”計劃的一部分，發(fā)射了其載人龍飛船?，F(xiàn)在令人擔憂的是，國際空間站會在其繼任者準備就緒之前墜落。
NASA局長吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)最近幾周一直在敲響警鐘，要求美國國會更好地為這些努力提供資金，并為未來做好規(guī)劃。他在最近的一次參議院聽證會上說：“我們想起了阿波羅時代，盡管我們非常喜歡它，但它最終還是結(jié)束了。在航天飛機之前，我們有大約八年的空白期。然后在航天飛機退役后，我們又有了大約八年的空檔，然后才是‘商業(yè)宇航員’計劃出爐。我們希望確保美國能夠連續(xù)出現(xiàn)在近地軌道上，沒有空白期。”
布里登斯廷提到的“空白檔”指的是NASA遇到的一個歷史問題。在1975年的最后一次阿波羅任務(wù)之后，NASA直到六年后的第一次航天飛機任務(wù)才有能力將宇航員送入太空。然后，航天飛機退役后，NASA在隨后九年中始終沒有這種能力，直到今年5月利用載人龍飛船再次將美國宇航員從美國本土送入軌道。
空間站未來命運難測
2018年1月，特朗普政府啟動了關(guān)于國際空間站未來的討論，提出對這個軌道實驗室的“直接”支持將在2025年結(jié)束。當時，白宮表示，NASA應(yīng)該過渡到“企業(yè)提供近地軌道能力”的水平。然而，這個想法立即遭到美國國會的抵制，特別是來自德克薩斯州和佛羅里達州等受益于空間站相關(guān)工作的州。因此，雖然有關(guān)于商業(yè)公司在本世紀20年代的某個時候接管空間站的傳言，但未來并不明朗，也沒有確定的計劃。
展望未來，NASA似乎已經(jīng)準備好再次進入太空，這要歸功于載人龍飛船、波音的星際線飛船以及可能的獵戶座飛船和太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭。但是在低地軌道上沒有目的地，這些飛行器除了月球就沒有其他地方可去了。布里登斯廷和大多數(shù)航天行業(yè)的其他人一樣，認為美國擁有充滿活力的低地軌道經(jīng)濟對美國航天企業(yè)的未來至關(guān)重要。這個靠近地球的區(qū)域被視為深入太空探索的墊腳石。
因此，布里登斯汀和白宮一直要求每年提供1.5億美元，以刺激國際空間站商業(yè)繼任者的開發(fā)。這筆錢將用于資助研究，并幫助感興趣的公司開始開發(fā)自己的硬件。然而，在2020財年，NASA只從國會獲得了1500萬美元撥款。2021財年的類似請求可能只會再次獲得很少的資金。
這種不溫不火的反應(yīng)表明，國會更愿意盡可能長時間地讓空間站繼續(xù)飛行。這是有可能發(fā)生的。蒙塔巴諾說，國際空間站項目至少可以支持空間站飛行到2030年。他說：“雖然今天國際空間站預(yù)期飛行到2024年，但從工程角度來看，我們可以走得更遠。我們已經(jīng)預(yù)期其可使用到2028年，沒有任何問題。這并沒有什么神奇之處，我覺得從工程學的角度來看，我們甚至可以跨越2028年的最終期限。”
問題是，運營和維護老化的國際空間站，保持其供應(yīng)，以及運送宇航員往返近地軌道仍然昂貴。該項目每年花費NASA約40億美元資金。如果該機構(gòu)想要將人類活動的范圍從近地軌道擴展到月球，它真的可以使用其中的一些資金。因此，如果商業(yè)公司準備接管近地軌道空間站，讓NASA走得更遠，那么布里登斯廷就準備接受這一點。
然而，商業(yè)公司準備好了嗎?沒有人真正知道。
商業(yè)替代方案？
2016年4月，SpaceX的獵鷹9號火箭向國際空間站發(fā)射補給任務(wù)。在貨運龍飛船攜帶的貨物中，有個1.4噸重的模塊，它于當年夏天被安裝在國際空間站上。這個模塊的直徑可擴大到4米，來自畢格羅可擴展活動模塊(BEAM)項目，后來被用來測試私人開發(fā)的太空充氣棲息地的潛力。
畢格羅公司創(chuàng)始人鮑勃·畢格羅(Bob Bigelow)于2018年2月宣布，他正在自籌資金進行一項研究，以評估此類近地軌道空間站的商業(yè)活動潛力。畢格羅在與記者通電話時說，他不確定有多少人會對軌道旅游感興趣，有多少公司愿意支付數(shù)百萬美元進行研究，也不確定沒有太空項目的國家是否會利用私人空間站。但他想找出真相。
不過，畢格羅從未公開發(fā)布過那項研究的結(jié)果。今年春天，他實際上關(guān)閉了他的太空公司。這也是近地軌道和私人空間站“商業(yè)化”的真正問題之一。沒有人非常確定沒有政府機構(gòu)支付費用或大量補貼的活動的潛力。此外，私營公司表示，國際空間站將繼續(xù)飛行多長時間的政治不確定性也很難克服。
太空服務(wù)公司NanoRacks的聯(lián)合創(chuàng)始人杰夫·曼伯(Jeff Manber)說：“我越來越擔心NASA是否能確保我們沒有空間站空白期的計劃。我知道有一股強大的力量推動將空間站使用到2030年。然而，空間站是一個有20年歷史的復(fù)雜的技術(shù)奇跡，硬件甚至更老。我們現(xiàn)在就需要開始規(guī)劃，并利用美國的商業(yè)能力。”
NASA始終在計劃兩條獨立的軌道，以刺激商業(yè)空間站的發(fā)展。其中一個允許商業(yè)公司從建造一個連接到國際空間站的模塊開始，并在開發(fā)技術(shù)的同時使用空間站的電力、通信和其他資源。另一條單獨的軌道呼吁發(fā)展“自由飛行”的概念，但NASA后來決定擱置這一概念。曼伯說，這一決定阻礙了私營部門在近地軌道上創(chuàng)新的潛力。
至少就目前而言，NASA只是在推進一個商業(yè)開發(fā)的模塊，以連接到空間站。今年1月，該機構(gòu)向Axiom Space公司授予了一份價值1.4億美元的合同，Axiom是由前國際空間站項目經(jīng)理邁克爾·蘇弗雷迪尼(Michael Suffredini)共同創(chuàng)立的一家公司，將在空間站正面連接一個商業(yè)空間站。Axiom首席技術(shù)官馬特·翁德勒(Matt Ondler)表示，該模塊主要由私人資金開發(fā)，計劃于2024年推出。它將為空間站的私人參觀者提供住宿服務(wù)。到目前為止，Axiom已經(jīng)籌集了大約2000萬美元資金，它即將完成一輪“非常大的”B輪融資。
Axiom正在建造商業(yè)空間站，該公司稱新的空間站將建立在國際空間站的基礎(chǔ)上，但組裝成本更低，也更容易維護。從外部看，它看起來很像國際空間站，有居住模塊、太陽能電池板和對接端口。但是里面會有很大的不同，配有“有史以來為太空建造的最大舷窗天文臺”。薩弗雷迪尼說：“我們希望客戶能體驗到這種絕好、舒適、奢華的感覺。我們甚至在研究如何在軌道上烹調(diào)食物，把食物做得更好吃一點兒。”
Axiom計劃再發(fā)射另外三個模塊，目前計劃第四個在2028年飛行，該模塊將攜帶一個大型太陽能電池板，能夠獨立于國際空間站在軌道上飛行。然后，其他模塊可能會與國際空間站分離，形成一個新的空間站。商業(yè)空間站的內(nèi)飾由法國建筑師和設(shè)計師菲利普·斯塔克(Philippe Starck)設(shè)計，他以設(shè)計從家具到游艇到公司總部而聞名。他對Axiom空間站的愿景是“創(chuàng)造一個鳥巢，一個舒適而友好的蛋，將以宇宙誕生時的材料和顏色為特色”。換句話說，與當前國際空間站相去甚遠。
當被問及對商業(yè)市場潛在規(guī)模的擔憂時，翁德勒表示，他認為最早的市場來自私人宇航員。這將既包括太空游客，也包括來自沒有自己發(fā)射能力的國家的專業(yè)宇航員。最終，他預(yù)計藥物、光纜或其他微重力技術(shù)的制造將支付最大份額的賬單。他說：“商業(yè)宇航員的支持在早期很重要，但在未來，制造業(yè)的發(fā)展速度將遠遠超過它。”
翁德勒鼓勵NASA和政策制定者繼續(xù)尋找支持商業(yè)空間站的方法，并增加進入NASA設(shè)施的機會，如Neutral Buoyancy Lab，在那里私人宇航員可以接受微重力活動的培訓。最后，他說，Axiom完全支持國際空間站飛行到2028年。
國際空間站留下的遺產(chǎn)
NASA和俄羅斯仍需敲定一項計劃，將大型國際空間站安全帶回地球大氣層。但看起來很清楚的是，無論何時國際空間站走向終點，它都將給全球航天努力留下持久的遺產(chǎn)。有了這個計劃，世界上許多最發(fā)達的國家首次聚集在一起，共同參與有意義的、長期的航天事業(yè)。有了空間站，在過去的20年里，不同國家的宇航員始終待在地球表面上方400公里處。
太空歷史學家、《空間站：太空工作的藝術(shù)、科學和現(xiàn)實》(Space Stations：The Art，Science，and Reality of Space)一書的合著者羅伯特·皮爾曼(Robert Pearlman)表示，國際空間站應(yīng)該被認為是繼阿波羅之后的重要成就。前者是到達目的地的速成課程，而空間站需要的技能可支持更持久的任務(wù)。
皮爾曼說：“在某些方面，國際空間站比阿波羅登月或任何以前的太空努力都代表著更偉大的工程壯舉。在過去的20年里，建造和運營空間站需要前所未有的國際合作，即使在伙伴國家在無關(guān)的地球事務(wù)上存在分歧的時候也是如此。此外，設(shè)計關(guān)鍵系統(tǒng)不僅要持久，而且要可靠地運行20年，這可能是國際空間站經(jīng)歷中獨一無二的挑戰(zhàn)。”
NASA成功登上月球，但對于長期的深空計劃來說，需要做的事情還有很多，空間站為此提供了一個平臺。除了研究宇航員的健康，在國際空間站的工作還促使太空行走技術(shù)的成熟，為維護地球外復(fù)雜機械的機組人員和地面支持團隊提供了寶貴的經(jīng)驗，并開發(fā)了閉環(huán)生命支持系統(tǒng)。
皮爾曼說，空間站還為下一代探險家留下了另一項重要遺產(chǎn)。他們懷著這樣的期望長大，即人類在太空中生活是完全自然的，這應(yīng)該成為未來的常態(tài)。他說：“由于社交媒體和其他技術(shù)的出現(xiàn)，國際空間站也為公眾提供了一個無與倫比的機會來參與積極的太空任務(wù)，無論是虛擬的，還是對于少數(shù)精挑細選的人來說，都是作為太空飛行的參與者。歷史上第一次，公眾不僅僅局限于觀看正在發(fā)生的事情，而是現(xiàn)在與宇航員互動，并定期進行科學研究。這最終可能是空間站對未來太空探索的最大貢獻。”
前NASA宇航員焦立中(Leroy Chiao)說：“到目前為止，國際空間站可以說是我們考慮過的最大膽太空建設(shè)項目。更令人震驚的是，我們實際上做到了這一點。”
前NASA宇航員帕姆·梅爾羅伊(Pam Melroy)說，似乎太空真空還沒有帶來足夠的挑戰(zhàn)，“我們正在與說不同語言、有不同民族文化和不同政治優(yōu)先事項的人共同做這件事。任何人都可以去看發(fā)射，并受到火箭的啟發(fā)。但我希望人們能真正親眼看到空間站，因為這是一項令人驚嘆的工程壯舉。當你走近它時，它看起來就像是太空中的現(xiàn)代藝術(shù)作品。”
從地面上看，情況也不錯。NASA有一項名為“Spot the Station”的服務(wù)，在那里，天空觀察者可以輸入他們的電子郵件和位置，以便在國際空間站將從頭頂飛過時得到通知。在晴朗的天空中，國際空間站通常是天空中最明亮的地方，像一條長長的流動弧線上的火花，以每小時28163公里的速度向地平線劃去，每90分鐘就可繞地球飛行一圈。
在20年前到達空間站后不久，首批宇航員中的兩名成員發(fā)現(xiàn)自己站在其中一個舷窗旁，花了一會兒時間看著地球掠過。他們是兩名訓練有素的軍官，美國海豹突擊隊隊員比爾·謝潑德(Bill Shepherd)和蘇聯(lián)空軍戰(zhàn)斗機飛行員尤里·吉曾科(Yuri Gidzenko)。在另一個世界中，他們曾被訓練互相敵對。
但當他們經(jīng)過吉曾科待過的一個軍事哨所時，他把它指給謝潑德看?？臻g站飛行“半圈后”，輪到謝潑德了，他說：“我是海豹突擊隊隊員，我們在很多地方待過。”然而，現(xiàn)在他們是宇航員，而不是軍官，站在空間站上共同俯瞰著一個在他們看來似乎是和平的、沒有邊界的地球。
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責任編輯：Rex_01
