「國際空間站」真實價值有哪些?

“國際空間站”(ISS)於1980年代謀劃,本世紀成型,是有史以來最受矚目的空間站。包括美、俄、歐、日、加等各方都高度寄望其新技術探索和科學實驗的功用。

“國際空間站”真實價值有哪些?

第一個永久空間站能支撐下去嗎,“養”一個空間站每年約需10億美元

國際空間站’建成後,運行管理不容易。因為每個航天員每年需由地面送去658千克食品、209千克服裝(站上有冰箱,但沒洗衣機)和其他個人用品,空間站所需備件和科學試驗用品的量就更大了。

而當今運送1千克物品到空間站的費用為2.2萬美元。由此可見,“養”一個空間站耗資驚人,據估計每年需10億美元,若在軌工作10年則為100億美元。

投資驚人的“國際空間站”不可能被放棄

“國際空間站”現在還面臨一個大問題,那就是日益老化。因為該空間站1998年就開始發射第1個艙,原定2003年建成,但由於多種原因,2011年才建成,所以在軌運行的很多部件已到了壽命,需要更換。

“國際空間站”是花了近1000億美元和10多年時間剛剛建成的,不可能放棄。美國已與俄羅斯簽訂了未來幾年用‘聯盟’系列飛船送美國航天員到‘國際空間站’的鉅額合同,當務之急是儘快按計劃發射‘聯盟’載人飛船,提高‘國際空間站’的利用率和使用壽命。

另外,國際空間站運行截至時間已由2015年延長到2020年,各成員國均同意將“國際空間站”在科學、工程、教育等方面潛力的全面開發提高到最高優先級,並同意加強微重力實驗室的利用以驅動尖端科學和技術。

“國際空間站”真實價值有哪些?

如何提高空間站的效率

約50%的“國際空間站”資源用於科學實驗

目前,“國際空間站”的空間應用項目主要包括醫學與生物學研究、生物工程、空間技術、材料科學、教育活動、地球物理學及對地觀測等7個方面的科技研究性應用。

其實,在該空間站建造過程中已開展過多項實驗和研究。比如,豌豆種植實驗、養蚯蚓實驗、人類對太空旅行的延時反應實驗,飛碟的物理實驗、呼吸實驗、航天技術與材料學研究、地球物理學研究、生物醫學研究、地球自然資源研究與生態監控、太空生物技術研究。

至今,“國際空間站”的約50%資源用於科學實驗,目前站上有30—40個實驗,其中大多數為生物學實驗,包括藥品研究和疾病治療。科研人員還利用空間站試驗太空探索系統和其他尚未完全掌握的技術,如正在研究的衛星和航天器制導、導航與控制系統,修復軌道航天器的先進機器人,以及更有效的水過濾系統。

成員國正努力拓展“國際空間站”的應用

由於“國際空間站”利用率還不高,所以其成員國現在共同努力拓展其應用,以便使科研人員擁有更多機會進行站上微重力實驗。

“國際空間站”真實價值有哪些?

空間站還能做些什麼

“國際空間站”的應用將越來越多

“國際空間站”作為一個國際實驗室的應用將越來越多。“國際空間站”上的“阿爾法”磁譜儀-2已觀測到2億多的銀河宇宙射線,今後將發揮更大的作用。加拿大為空間站開發的機器人技術已經應用於外科醫生的技術改進方面,以後將測試美國機器人航天員-2。空間站合作伙伴正在努力分享來自安裝在軌道上的遙感儀器發來的數據,不斷地將這些數據應用於故障預警。美國在空間站上正在研究日常飲食和骨質疏鬆的關係,俄羅斯正在研究太空環境對心血管系統、呼吸系統以及骨骼的影響,等等。

美國努力使其成為本國國家實驗室

美國已增加對“國際空間站”的預算,以便將其變為美國的國家實驗室,更充分地利用這一獨特的科學、技術、教育平臺,開展生物、醫學、材料、燃燒特性等實驗。美國還將藉助私營企業的商用飛船將航天員送入“國際空間站”。因此,“國際空間站”不僅在今後將發揮更大的作用,還將採用新的運營模式。

現在,關鍵是如何保障‘國際空間站’的天地往返運輸。如果美國新一代載人飛船投入使用,有可能把‘國際空間站’長期考察組人數由6人增加到7人,以提高空間站利用率。

“國際空間站”真實價值有哪些?

太空實驗室價值幾何

多項太空實驗使成員國收穫頗豐

“國際空間站”的最重要功能之一就是太空實驗。事實上,美國和蘇聯/俄羅斯都曾在這一方面收穫頗豐。

在美國“天空實驗室(Skylab)”空間站載人飛行期間,航天員用58種儀器進行了天文、地理和醫學等270多項科學研究,用太陽望遠鏡觀測太陽,拍攝了18萬張太陽活動的照片;用6種遙感儀器對地球進行觀測,勘探地球資源,偵察軍事目標,並拍攝了4萬多張地面照片;用7種儀器研究了太陽系和銀河系的情況,錄製了30多千米長的錄相磁帶;用自行車功量計和下身負壓裝置等醫療器械研究了長期失重對人體生理的影響,做了16項生物醫學試驗;還進行了失重下的材料加工試驗。

此外,在空間還進行了銻化銦圓柱體熔化凝固試驗,它可生成非常均勻的晶體。在空間生長的硒化鍺晶體,其尺寸超過地球上生成的晶體10倍。

證明了人在空間的重要作用

“國際空間站”真實價值有哪些?

美國科學家認為,“天空實驗室”最重要的貢獻是:證明了人在空間的重要作用,特別是人具有完成本來沒有安排的空間維修任務的能力。

而在蘇聯/俄羅斯的和平號上,共進行了1.65萬次科學實驗,其中完成了23項國際科學考察計劃,從而獲得了大量數據和知識及具有重大實用價值的成果,為人類進一步認識宇宙和遠征火星提供了重要的信息和數據。

另外,僅在研製和平號的過程中,就發明了600多項有價值的新工藝,這些新工藝後來被廣泛用於各個經濟領域。

海灣戰爭期間,和平號空間站內的2名航天員利用350—400千米的高度拍攝了伊拉克侵佔科威特地區的照片,同時拍攝了多國部隊的照片,照片上能清楚地分辨出機場、跑道和建築物並監視飛機起降情況。這些信息對蘇聯當時制定國際戰略方針具有重要作用。

和平號航天員曾用儀器測到了日地現象及其相互作用、宇宙射線、地球電離層和磁層的變化等,從而預測了地震和火山爆發的時間和地點。利用和平號獲取的遙感數據,蘇聯建立了1個包括國家礦藏資源、農田季節性變化、全球海洋生物變化等的數據庫,僅在1986—1989年間就創收1000萬盧布以上。

通過和平號拍攝的各種恆星和行星的圖片,為天文學和高能天體物理的研究做出了重要貢獻。它還獲得了長期、連續的超新輻射的光譜數據,為探索天體的演化過程提供了重要信息。

航天員在和平號生產了直徑5釐米的砷化鎵晶體,培養的蛋白晶體純度比地面製取的高10倍。站上的一種電泳儀器,生產出比地球上高100倍的干擾素及抗流感製劑,還生產出一些酶、激素、抗生素等醫藥製品等。

“國際空間站”真實價值有哪些?

由16個聯合研製的“國際空間站”是第4代空間站,它最終集積木式和桁架掛艙式構型於一體,是個“混血兒”。桁架掛艙式空間站的優點是:靈活性更強,可根據實際需要組成各種不同的形狀;安裝在桁架上的各個艙段、設備、太陽電池翼的拆卸、修理和更換都很方便;採用集中式供電和使用統一的控制系統,可大大提高空間站的工作效率;其結構不像艙段式那樣緊湊,有效載荷安裝和使用都很方便,桁架間的寬闊空間使多種觀測儀器的安裝和太陽電池板的增設變得容易得多。其主要不足是規模大費用高、技術複雜,尤其是需要航天員多次出艙完成組裝工作,因此有一定風險。

蘇聯/俄羅斯的和平號是第3代空間站,採用積木式構型。其優點是:擴展靈活,它像一個多居室住宅,有單獨的臥室和實驗室等,因而既舒適,工作效率又高。俄羅斯航天員在和平號上創造的438天連續載人航天世界紀錄一直保持至今。和平號的主要不足,是各艙段都需裝有姿控、電源系統,而且各艙段之間結構過於緊湊,因而相互間有一定影響,特別是太陽能電池板很難安排,易被遮掩。


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