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国际空间站老化 需要宇航员不断修补

发布时间:2020-11-20 11:50:10来源: IT之家

自 2000 年开始,尽管太空中存在各种各样的固有危险,人类还是在国际空间站生活了 20 年的时间,完成了各种各样的科学实验。

图示:2017 年,远征 54、55 号任务的宇航员准备从哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场发射升空前往国际空间站

少量但持续不断的空气泄漏正在加剧。美国国家航空航天局(NASA)说,这不会危及宇航员生命,绝对不会。但如果你是在一艘距离地面 400 公里的宇宙飞船上,任何泄漏都是糟糕的问题。

宇航员将国际空间站上的俄罗斯舱室隔离开来。但几周后,他们仍然无法找到泄漏点的确切位置。上个月,一名宇航员做了一项小小的侦查工作,他打开一个茶包,看着茶叶在失重的太空环境中缓缓飘向微小的缺口,缓缓泄漏的空气不断发出嘶嘶的声音。

国际空间站已经太久了。它不时会漏水,需要宇航员不断修修补补。厕所也坏了,电池也需要更换。除此之外,它必须躲避轨道上微小的陨石:仅今年一年,国际空间站就不得不采取三次机动以避免被陨石击中。有时也会中彩,比如 2016 年一块太空碎片就打碎了国际空间站的一扇窗户。

尽管太空中存在着没有空气、存在辐射、轨道上的碎片以比子弹快几倍的速度飞来飞去等固有危险,宇航员们还是设法在国际空间站上连续生活了 20 年。

2000 年 11 月 2 日,NASA 宇航员比尔 · 谢泼德(Bill Shepard)和俄罗斯同行尤里 · 吉曾科(Yuri Gidzenko)以及谢尔盖 · 克里卡列夫(Sergei Krikalev)成为第一批在空间站生活和工作很长一段时间的宇航员,此后这种方式一直延续至今。本月,NASA 开展了国际空间站运行开展科学工作 20 周年的一系列纪念活动,其中包括 3D 打印人体器官,培育蛋白质晶体和研究太空环境对人体影响等科学实验。

国际空间站已经不仅仅是人类最伟大的工程壮举,也是让宇航员学会在太空中生活和工作,准备登陆月球和火星的一种合作方式。

图示:2011 年,在一次持续 6 小时 34 分钟的太空行走中,NASA 宇航员史蒂夫 · 鲍文(Steve Bowen)和阿尔文 · 德鲁(Alvin Drew)安装了一根电力延长电缆,移动了失灵的氨气泵,安装了一个摄像头和其他设备。国际空间站已经连续使用 20 年时间,不断进行维护仍然是一项挑战。

但随着国际空间站不断老化,人们担心接下来到底会发生什么,以及美国是否会陷入类似 2011 年的不利境地,当时 NASA 航天飞机在没有备好后备的情况下退役,这使得其不得不依赖俄罗斯将宇航员送入太空。直到今年早些时候,作为 NASA 商业宇航员计划的一部分,SpaceX 成功发射的载人龙飞船才结束了这一不光彩的篇章。

现在的担忧是,在继任者准备好之前,国际空间站有一天是否需要降落回地球,那将是一个精心协调但壮观的坠入海洋的过程。

NASA 局长吉姆 · 布里登斯汀(Jim Bridenstine)最近几周一直告诫美国国会需要更好地资助国际空间站的工作并为未来做计划。

“我们会想到阿波罗时代,尽管我们很喜欢它,但它还是走到了尽头,”他在最近的参议院听证会上说,“在航天飞机出现之前,我们有一个大约 8 年的空缺。在航天飞机退役后,我们在商业宇航员计划实施之前又有了八年的缺口。我们希望确保美国在近地轨道上没有缺口。”

美国宇航员使用的下一个空间站可能会由 Axiom 这样的公司取代 NASA 拥有和运营。Axiom 正在建造一个商业空间站,它表示其将基于国际空间站的传统基础,但组装成本更低,维护更容易。

从外部看,这一新的空间站看起来很像国际空间站,有居住舱、太阳能电池阵列和对接口。但内部却截然不同,其拥有 “有史以来为太空建造的最大玻璃观景台”。

“我们希望客户能有这种出色、舒适、豪华的感觉,”Axiom 联合创始人迈克 · 苏弗雷迪尼 (Mike Suffredini)说,他曾负责 NASA 国际空间站项目长达十年之久。“我们甚至研究如何在轨道上烹饪食物…… 让食物更美味一点。”

新型空间站的室内设计由法国建筑师和设计师菲利普 · 斯塔克 (Philippe Starck)负责。斯塔克以设计家具、游艇和公司总部等各种家具而闻名。他对 Axiom 空间站的设想是 “创造一个巢穴,像一个舒适友好的蛋,其材料和配色灵感都将来自初生的宇宙。”

换句话说,这与国际空间站相去甚远。

图示:2011 年 5 月 29 日,从 NASA 奋进号航天飞机上看到的国际空间站。这是奋进号的最后一次飞行任务。

毫无疑问,国际空间站算得上一个奇迹,是人类在轨道上组装成型的巨大装置。

NASA 前宇航员焦立中说:“迄今为止,我认为国际空间站是人类规模最大的太空建设项目,数量级极高。”“我们真的成功了。”

挑战还不仅仅是太空恶劣的真空环境。“我们是在和说不同语言、有不同种族文化的人一起做这件事,”前 NASA 宇航员帕姆 · 梅尔罗伊 (Pam Melroy)说。

她说:“任何人都可以去观看火箭发射并受到启发。”“但我希望人们能亲眼看到国际空间站,因为这是一项了不起的工程壮举。当你走近它的时候,它看起来就像一件现代艺术作品。”

NASA 有一项名为 “定位空间站”的服务,天文爱好者可以输入他们的电子邮件和所处位置,当国际空间站掠过头顶时就会得到通知。在晴朗的夜空中,国际空间站常常是天空中最亮的点,以 28000 公里的时速冲向地平线,每 90 分钟环绕地球一圈,像烟火一样在夜空中划出弧形。

摄影师们有时会捕捉到国际空间站的剪影、巨大的太阳能电池组,看起来像科幻飞船的翅膀。

尽管太空飞行充满浪漫主义色彩,但现实中的太空探索是一项充满困难甚至可能致命的事业,需要宇航员和任务控制专家团队的足智多谋和奉献精神,每天 24 小时对系统进行监控。

焦立中说:“我的意思是,这听起来可能很疯狂,但事实证明,设计和建立一个可靠的生命维持系统非常困难。”“我们的生命维持系统总是坏掉,总是需要重启,总是需要备件。”

除了要应对空气泄漏或躲避太空碎片,有时国际空间站中的管道也会出问题。

焦立中回忆说,有一次他和队友们闻到了 “你能想象得到的最恐怖气味”。“我们当时想,‘那会是什么?’我们翻起一块块盖板查看。然后我们把马桶附近的嵌板提起来,这些可怕的绿色小球正在从嵌板里冒出来。‘哦,我的天哪。’”

今年 9 月,NASA 宣布将向国际空间站运送一个新马桶。新马桶造价为 2300 万美元,它更小更轻,更适合女性使用,同时还能将更多的尿液循环转化为饮用水。

国际空间站也是一个实验室,研究人员能够在这里消除地球上一直存在的引力变量。

印第安纳州研究公司 Techshot 首席科学家尤金 · 博兰 (Eugene Boland)说:“消除变量的能力就是科学的前进方向。”“因此从没有持续重力影响的角度看,国际空间站能持续运行 20 年令人兴奋。作为一名科学家,你知道,这是大多数科学家永远不会得到的闪亮新工具。”

如果在地面上用 3D 打印技术造出一个器官,重力会使它像蛋奶酥一样坍缩,所以科学家们必须对诸如人造心脏的腔壁等位置进行加固。但随后科学家们开始考虑太空失重的环境:“如果我们不再需要添加额外支架来支撑开放腔室会如何?”博兰说。如果物体 “因为没有重力”而自行撑起来会怎样?

国际空间站还就人体在太空中的变化开展了一系列研究。斯科特 · 凯利(Scott Kelly)在太空待了将近一年,研究人员多年来一直在研究将他和孪生兄弟马克进行比对。凯利在太空中经历了一些生理和染色体上的变化,比如基因表达的变化,以及保护染色体末端的端粒在太空中变长。

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