国际空间站的过去、今天和未来

北京时间2月12日，经航天员太空行走，欧洲空间局研制的哥伦布太空试验舱被成功地对接在国际空间站上。该舱是被2月8日发射升空的美国阿特兰蒂斯号航天飞机送上太空的。2月10日先是航天飞机对接在国际空间站上，才为12日的成功奠定了基础。此举标志着国际空间站的建设又获得了一次重大进展。

　　

　　为何要建国际空间站

　　

　　由于载人飞船和航天飞机工作空间和飞行时间有限，科学家们就追求一种能在近地轨道上长时间运行、可供多名航天员在其中生活并承担多种复杂任务的航天器，结果促成了空间站的诞生和发展。空间站亦称人造天宫，其特点是体积较大，在轨运行时间很长，功能齐全，可利用太空特殊环境开展一系列的科学研究，能完成对地监测、资源勘察、天气预报、天文观测以及释放人造天体等任务。因为空间站不返回地面，站上航天员的接送和物资补给由宇宙飞船或航天飞机承担。

　　鉴于建设大型空间站的重要性和技术复杂性，考虑到经费巨大等因素，1988年9月22日，美国、俄罗斯、欧洲空间局11个成员国、日本、加拿大和巴西16国达成共建国际空间站的协议，并从20世纪90年代中期开始这一项目的合作。从此国际空间站就成为引人注目的航天工程。

　　国际空间站将由基础构架、12个舱段、多个太阳能电池板等组件构成，总质量约453，6吨，长108米，宽88米，运行轨道高度为397千米，可容纳7名航天员长期居住和工作，最多时可接待15人同时进行科学考察，设计寿命为15年。载人舱内的气压与地球表面相同，其容积约1217立方米。它将分设六大试验室，能够提供以往任何航天器都无法比拟的研究空间，是在太空进行微重力试验和科学研究的大型平台。它乃是国际载人航天技术发展史上一个新的里程碑。

　　整个国际空间站的建设，最早计划于2004年建成，后来多次更改计划，致使完成时间一再后移。首次更改定为2005年，第二次更改定为2008年，第三次更改定为2010年。在此过程中，其建设经费也在原定的830亿美元的基础上不断追加，最终确定为1140亿美元。按照原来安排，为把各组件送入轨道进行对接，仅美国航天飞机和俄罗斯载人飞船就要分别升空34次和9次，航天员们要通过114次共计1800小时的太空行走才能将其组装起来。

　　

　　九年多来的建设情况

　　

　　根据建设国际空间站的协定，从1995年～1998年，美国航天飞机和俄罗斯和平号空间站进行了9次太空对接和联袂飞行，两国航天员开展了一系列科学试验和多次太空行走，为组装国际空间站积累了经验。

　　在完成上述准备工作之后，就开始了在轨道上对国际空间站进行组装。1998年11月20日，俄制曙光号多功能货舱由质子K运载火箭从哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射升空，标志着国际空间站正式动工兴建。该舱呈圆柱形，直径4米，长度13米，质量24吨，装有导航、通信、姿控、气候环境调节等设备。它在国际空间站建造初期可以提供足够的电源和动力，成为全站的主体舱。曙光号能在轨道上改变方向，以实现与其他舱段的对接，其舱内还能存放一些研制装置。

　　同年12月6日，奋进号航天飞机将国际空间站第2个组件团结号节点舱携带升空，开始第一次装配作业。美制团结号近似圆柱体，直径4.6米，长度10米，质量13吨，设有6个对接舱门。奋进号追上曙光号多功能舱后，机上航天员利用机械臂抓住后者，继而通过3次太空行走将团结号节点舱与曙光号对接在一起，并完成空气输送管道和通信系统的连接工作。美俄两国的6名航天员成为最早在国际空间站上活动的人们。完成任务后，他们即乘航天飞机返回地面。

　　2000年7月12日，俄制星辰号服务舱发射升空，并于7月26日在轨道上与曙光号和团结号联合体对接成功-这个服务舱包括四个密封舱室和一个非密封舱室，长度13米，宽为30米，质量20吨。它是国际空间站航天员的主要工作区和生活区，既装有生命保障系统，又装有轨道姿态控制系统及能量保证系统等。这样一来。对接的3个舱段和辅助设备就组成了质量为73吨、运行在397千米、倾角为51.6度的轨道上的太空联合体，每90分钟环绕地球一周，使国际空间站具备了接待航天员居住和工作的基本条件。

　　2000年10月31日，俄联盟TM31号载人飞船发射升空。于两天后的11月2日在太空与国际空间站对接成功，一名美国航天员威廉·谢菲尔德和两名俄罗斯航天员吉津科、克里卡廖夫进站工作，成为该站接待的第1个国际长期考察组成员。自那时以来，至2003年5月初已有6个国际考察组的18名航天员到站上工作过。前5个考察组都是分别乘坐联盟TM号飞船和航天飞机往返的，第6个考察组则是搭载联盟TMAI号飞船往返的。联盟TM号或TMA号飞船除运送人员外，还是国际空间站上的救生航天器，平时总有一艘对接在站上，约每5～6个月轮换一次。

　　2003年4月28日，载有第7个国际考察组的两名航天员马连琴科和卢杰的联盟TMA2号飞船，在太空与国际空间站对接成功。这两人上站之后，与第6个考察组的3名成员顺利地进行了工作交接。马连琴科和卢杰原本是定于2003年3月1日乘坐阿特兰蒂斯号航天飞机前往站上的，由于哥伦比亚号航天飞机于同年2月1日坠毁使所有航天飞机停飞，才不得已改乘联盟TMA2号飞船上站的。

　　在航天飞机停飞阶段，国际空间站上的人员接送全部改由联盟TMA号飞船负责。俄罗斯出于经济上的困难，为了减轻站上饮水和食品供应的压力，将原来一组三名航天员改为两名，间歇性地搭载一名太空游客，以赚取每次2000万美元的收费。这就是第7个考察组比以前6个考察组都少一人的原因，也是后来的考察组都是由两人组成的缘由。2005年7月26日航天飞机恢复飞行之后，由于再未承担接送考察组人员的任务，故而此后的进站考察组均由两人组成。

　　2007年10月10日，俄罗斯发射了联盟TMAll号飞船，将第16个考察组两名成员送上太空。两天后飞船与国际空间站成功对接，俄航天员马连琴科和美国女航天员惠特森得以进站工作。47岁的生物化学家惠特森成为国际空间站首位女指令长。统计起来，不计临时上站工作的航天员和太空游客，国际空间站就接待了16个考察组38人次的航天员进站工作。

　　

　　艰难前行的收尾工程

　　

　　鉴于现有的发现号、阿特兰蒂斯号和奋进号3架航天飞机都已使用多年，显得老化，加之其外贮箱外包层的绝缘泡沫材料脱落问题尚未彻底解决，目前的飞行仍然带有隐患，故而美国宇航局决定2010年让它们全部退役。在废弃之前，航天飞机的主要任务就是向太空运送组件在轨道上完成国际空间站的组装。俄航天局局长佩尔米诺夫透露，根据相关国际协议规定，从2009年起，国际空间站机组人员须由6人组成。在这种情况下，俄载人飞船将不再有可供太空游客乘坐的位置，太空旅游恐怕不得不中断。换句话说，联盟TMA号飞船从明年开始每次将运载3名航天员上站工作，平时会有两艘载人飞船对接在国际空间站上，以适应欧空局和日本科研舱段组装后的形势需要。

　　在这最后的3年建站期间，约需航天飞机飞行11次。上述安排是在航天飞机能够按照预定计划正常起飞和返回的情况下做出的，不然的话，很难保证完成建站的最终时限。由于美国空间技术重点已转移到载人重返月球和建立月球基地上面，所以不愿意再将建设国际空间站的最后时间予以推迟。

　　原定于2007年12月初发射升空的阿特兰蒂斯号航天飞机，因为发现推进剂贮箱传感器出现故障，一时难以解决，故而推迟到今年2月发射。它把欧空局期盼已久的哥伦布太空试验舱送上了国际空间站。该舱是继星辰号服务舱之后站上的第二个科学试验舱。欧空局空间站项目经理艾伦瑟克特尔说，该局迄今在建站项目上投入了70多亿美元，其中花在哥伦布太空试验舱上的费用就达20多亿美元。到2015年年底，投资总数将达130亿美元。哥伦布试验舱的研制和升空之所以一拖再拖，主要是美国宇航局的错误。空间设计改了又改，接下来哥伦比亚号航天飞机失事，使所有的相关工作都停了下来。他还说，进入国际空间站的第一年，哥伦布太空试验舱的大部分试验将主要由地面遥控操作，这是因为站上的航天员几乎时刻都忙于空间站的建设和维护工作。到2009年国际空间站常驻航天员增加到6名后，哥伦布试验舱就能够全力进行科学研究和试验。

　　欧空局希望哥伦布太空试验舱至少能够使用10年时间，但能否实现还无法确定。因为美国航宇局将在2015年停止使用国际空间站，把精力转向月球探索，所以届时欧洲人不得不依靠自己的或其他国家的宇宙飞船。其实，俄罗斯早在此之前就已表示，国际空间站建成后应该使用更长时间。近年来，媒体时有报道称，欧空局将研制和发射宇宙飞船，俄罗斯将研制和发射名为快船的新型宇宙飞船，俄将研制可重复使用的载人航天器，俄罗斯将与欧空局合作研制宇宙飞船，看来部分原因就是都想多使用国际空间站一些时间。

　　除哥伦布太空试验舱外，建站的后续工程还包括将日本研制的舱段送上轨道完成与现有联合体的对接等任务。其中一些必不可少的有一定体积和质量的构件必须由航天飞机运送到站上再由航天员完成组装。要在今后3年之内全部完成建站任务，其工作量仍然是较大的，足够美国3架航天飞机和俄罗斯的两种飞船忙乎一阵子的。三者之中的俄进步M号货运飞船除运送物资和接回垃圾外，在与国际空间站对接期间，有时还要启动本身装置的火箭发动机点火工作，以提升整站的运行轨道高度。这在建站过程中是常有的事情，今后仍会继续。由于无论是从运送人员还是运送物资来说，航天飞机的功能都比联盟TMA号和进步M号飞船强大得多，加之俄罗斯的两种飞船飞行安全性一直良好，所以今后能否按期建成国际空间站，主要就看美国航天飞机的表现了。

　　作为一项载人航天系统工程，国际空间站在其建成之后可以具备的主要功能有：一是开发和利用太空资源。如用站上微重力条件进行空间材料加工和生物制药以及太空育种，用站上的高远位置对地面、海洋和大气进行观测，用空间的特殊环境搞军事应用试验等；二是开展空间科学研究。如观测和探索空间环境，发射人造卫星和深空探测器，进行空间物理学和天文学研究等；三是试验和发展空间新技术。如试验开发新能源、新材料、新结构和新设备等；四是开展太空旅游与观光。这一用途原来设计中是没有的，俄罗斯出于资金紧缺的考虑，已开了头，后期虽然中断，但估计待全站建成后还会继续下去。因为航天飞机退役后，站上人员接送工作在2015年之前全由联盟TMA号飞船承担，俄在这方面更有发言权，故有此论。总之，国际空间站将为航天员在太空进行复杂新颖的试验、研究、观测、生产和军事活动创造必要的环境和条件，开辟人类活动的新天地。如此看来，全站建成后仅使用5年殊为可惜。到时候美国会不会改变主意暂且不论，可以预见的是，俄罗斯、欧空局和其他参与国家不会轻易放弃使用权，会想方设法地继续发挥其效能。

　　

　　责任编辑　庞　云