□ 龐之浩

2010年2月9日由航天飛機(jī)拍攝的國(guó)際空間站

2010年2月8日，美國(guó)“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)上天，為國(guó)際空間站送去了第三個(gè)、也是最后的節(jié)點(diǎn)艙——“寧?kù)o”號(hào)節(jié)點(diǎn)3號(hào)艙，以及歐洲“望塔”號(hào)觀測(cè)艙。這標(biāo)志著國(guó)際空間站非俄羅斯艙段的建造已完成，國(guó)際空間站的建造工程已完成了90%。此后，航天飛機(jī)還將執(zhí)行4次國(guó)際空間站任務(wù)。屆時(shí)，耗時(shí)25年、花費(fèi)數(shù)百億美元的國(guó)際空間站將基本建成，航天飛機(jī)也將光榮退役。

幾度興衰巨無(wú)霸

冷戰(zhàn)時(shí)期，美蘇曾在太空領(lǐng)域開(kāi)展過(guò)激烈的競(jìng)賽，其中美國(guó)在載人登月的角逐中獨(dú)占鰲頭，所以蘇聯(lián)于20世紀(jì)60年代末開(kāi)始把人力、物力和財(cái)力都轉(zhuǎn)移到發(fā)展空間站上來(lái)，并取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，先后發(fā)射了七座“禮炮”單艙段空間站，而美國(guó)只把“天空實(shí)驗(yàn)室”一座單艙段空間站送上了太空,就認(rèn)為沒(méi)什么了不起而去發(fā)展航天飛機(jī)去了。

到了20世紀(jì)80年代初，美國(guó)逐漸發(fā)現(xiàn)它在空間站領(lǐng)域已大大落后于蘇聯(lián),而且意識(shí)到通過(guò)建立空間站能控制太空，從而控制地球，尤其是得知了蘇聯(lián)準(zhǔn)備發(fā)射采用積木式構(gòu)型的第一代多艙段空間站“和平”號(hào)后，美國(guó)便下決心在空間站領(lǐng)域趕超蘇聯(lián)。

1984年1月25日，里根總統(tǒng)批準(zhǔn)建造一個(gè)以美國(guó)為主、多國(guó)合作的長(zhǎng)久性空間站計(jì)劃——“自由”號(hào)。這個(gè)方案比“和平”號(hào)先進(jìn)，屬第二代多艙段空間站，采用桁架掛艙式構(gòu)型，總質(zhì)量達(dá)幾百?lài)?。如果研制成功，則一下可跨越幾個(gè)臺(tái)階，再次像當(dāng)年載人登月一樣超過(guò)蘇聯(lián)。

但是這次美國(guó)沒(méi)能如愿以?xún)?。這是因?yàn)榧冭旒軖炫撌綐?gòu)型技術(shù)太復(fù)雜、費(fèi)用極高、風(fēng)險(xiǎn)也很大，而且在研制中一直遭到許多人的反對(duì)，以致于從1984～1994年，“自由”號(hào)空間站方案一變?cè)僮?，不斷?jiǎn)化，幾乎中途夭折。在克林頓當(dāng)選美國(guó)總統(tǒng)后該空間站方案被責(zé)令壓縮規(guī)模，降低研制費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，才使這一未來(lái)的天之?huà)勺拥靡孕掖嫦聛?lái)。

就在“自由”號(hào)空間站的命運(yùn)岌岌可危的情況下，世界空間站大國(guó)蘇聯(lián)于1990年解體，這給了美國(guó)發(fā)展國(guó)際型空間站一個(gè)千載難逢的絕佳機(jī)會(huì)。因?yàn)殡S著蘇聯(lián)的解體，俄羅斯已不是美國(guó)爭(zhēng)奪太空優(yōu)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手了，更重要的是俄羅斯在空間站建造方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的技術(shù)。于是在1993年，美國(guó)航宇局對(duì)原“自由”號(hào)空間站方案進(jìn)行了“大手術(shù)”，其中最主要的措施是吸收俄羅斯為正式合作伙伴，采用了很多俄羅斯空間站的成熟技術(shù)，目的是節(jié)省費(fèi)用、少走彎路、降低風(fēng)險(xiǎn)和縮短時(shí)間。因此，當(dāng)今在軌運(yùn)行的國(guó)際空間站實(shí)質(zhì)上是一個(gè)既采用了類(lèi)似“和平”號(hào)的積木式構(gòu)型，又采用了桁架掛艙式構(gòu)型的“混血兒”，為的是減少難度和費(fèi)用。

聯(lián)合打造宇宙城

經(jīng)過(guò)反復(fù)磋商，國(guó)際空間站最終由美國(guó)、俄羅斯、11個(gè)歐空局合作國(guó)（法國(guó)、德國(guó)、意大利、英國(guó)、比利時(shí)、丹麥、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）、日本、加拿大和巴西共16個(gè)國(guó)家聯(lián)合建造。不過(guò)，2009年10月，韓國(guó)和印度航天部門(mén)負(fù)責(zé)人在國(guó)際宇航大會(huì)上表示，希望加入國(guó)際空間站。印度空間研究組織主席奈爾說(shuō)，印度將幫助國(guó)際空間站進(jìn)行乘員運(yùn)輸。印度載人飛船計(jì)劃在2015年左右首次試飛。韓國(guó)航空航天研究所主席李柱鎮(zhèn)稱(chēng)，就國(guó)際空間站合作國(guó)問(wèn)題的對(duì)話(huà)將在2010年初進(jìn)行。這兩個(gè)國(guó)家準(zhǔn)備成為國(guó)際空間站的合作國(guó)，一個(gè)重要原因就是國(guó)際空間站運(yùn)行截止時(shí)間將由2015年延長(zhǎng)至2020年。由于美國(guó)已同意延長(zhǎng)國(guó)際空間站使用壽命，所以國(guó)際空間站合作國(guó)將能夠開(kāi)始討論機(jī)構(gòu)間框架的改變。各國(guó)航天局在貨運(yùn)補(bǔ)給和空間站艙段上可采用物物交換原則，例如用乘員運(yùn)輸與航天員任務(wù)時(shí)間做交換。

2010年3月11日召開(kāi)的國(guó)際空間站會(huì)議

2010年2月2日，歐空局局長(zhǎng)多爾丹稱(chēng)，他將建議美國(guó)、俄羅斯、日本、加拿大等國(guó)際空間站合作國(guó)，邀請(qǐng)中國(guó)、印度和韓國(guó)參與國(guó)際空間站項(xiàng)目，成為國(guó)際空間站的合作伙伴。多爾丹指出：“中國(guó)、印度和韓國(guó)都積極地參與了未來(lái)空間探索的多邊討論，因此，在商討擴(kuò)大國(guó)際空間站合作國(guó)時(shí)，這三個(gè)國(guó)家應(yīng)該占有一席之地。但是這需要現(xiàn)有合作國(guó)共同決定?！?/p>

國(guó)際空間站合作國(guó)航天局的首腦們已在2010年3月11日會(huì)聚東京，就國(guó)際空間站的合作進(jìn)行審議。這些首腦們重申了全面開(kāi)拓空間站科學(xué)、工程、應(yīng)用和教育潛能的重要性。他們指出，國(guó)際空間站最少運(yùn)行至2020年，還可確保在軌元件可以工作到2028年。之所以要確保運(yùn)行至2028年是因?yàn)?028年是國(guó)際空間站第一個(gè)艙升空30周年。他們對(duì)延長(zhǎng)空間站壽命表現(xiàn)出極大興趣。國(guó)際空間站合作國(guó)還同意尋找新方法來(lái)降低國(guó)際空間站運(yùn)行的年度成本，其中包括使用新一代水再生系統(tǒng)來(lái)減少新鮮水的供給；提高貨運(yùn)飛船的運(yùn)載能力。

該空間站在籌建的過(guò)程中，美國(guó)剛開(kāi)始叫它“阿爾發(fā)”,即希臘第一個(gè)字母α，意為世界第一座大型空間站，但俄羅斯不同意，認(rèn)為其“和平”號(hào)才是世界第一座大型空間站，所以國(guó)際空間站至今也沒(méi)有正式名稱(chēng)。

國(guó)際空間站由眾多國(guó)家合作打造，其中美俄是“主力軍”，具體分工是：美國(guó)研制實(shí)驗(yàn)艙、節(jié)點(diǎn)艙、氣閘艙各一個(gè)，以及所有桁架結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能電池陣；俄羅斯研制功能貨艙、服務(wù)艙、對(duì)接艙各一個(gè)和迷你研究艙兩個(gè)；歐洲研制實(shí)驗(yàn)艙、望艙各一個(gè)，節(jié)點(diǎn)艙兩個(gè)，H-2轉(zhuǎn)移飛行器多艘；意大利研制多用途后勤艙三個(gè)；日本負(fù)責(zé)研制由增壓艙、遙控機(jī)械臂、暴露設(shè)施和實(shí)驗(yàn)后勤艙四部分組成的最大實(shí)驗(yàn)艙一個(gè)和自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器多艘；加拿大負(fù)責(zé)研制移動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)一個(gè)，該系統(tǒng)包括遙控機(jī)械臂——加拿大機(jī)械臂2號(hào)、移動(dòng)基座系統(tǒng)、“德克斯特”專(zhuān)用靈巧機(jī)械手；巴西提供一些實(shí)驗(yàn)用快速托架。

早期的“自由”號(hào)空間站方案采用雙龍骨架

困難重重遇挑戰(zhàn)

國(guó)際空間站是當(dāng)代規(guī)模最大的工程，也是涉及國(guó)家最多的大型國(guó)際航天合作項(xiàng)目，因此，在組裝、管理、技術(shù)和經(jīng)費(fèi)上都遇到了一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

例如，由于其規(guī)?？涨埃收麄€(gè)空間站很難在地面進(jìn)行聯(lián)測(cè)，而且在空間站在軌組裝工作開(kāi)始時(shí)，有些部件還在制造，所以只能在軌邊裝配邊試驗(yàn)。尤其是這些軟硬件來(lái)自16個(gè)國(guó)家的數(shù)百家廠商，很容易相互影響。為此，制定了一套專(zhuān)用驗(yàn)證計(jì)劃，以保證質(zhì)量和匹配。

航天員艙外活動(dòng)量大也是一個(gè)難點(diǎn)。為了安裝空間站的大量部件，接通管道和電纜等，美國(guó)航天員需出艙900多個(gè)小時(shí)，為完成維修任務(wù)還需出艙200多小時(shí)，這比過(guò)去35年內(nèi)美國(guó)航天員出艙活動(dòng)時(shí)間總和還多400多小時(shí)；俄羅斯航天員也需出艙活動(dòng)400多小時(shí)。因而，有較大的危險(xiǎn)性，搞不好會(huì)有去無(wú)回。另外，出艙接通來(lái)自不同國(guó)際合作伙伴的管道和電纜也非易事，如不順利就會(huì)延誤整個(gè)計(jì)劃的按期完成。上天前航天員要在水槽中多次進(jìn)行艙外活動(dòng)的地面模擬練習(xí)，尤其是練習(xí)如何安裝、展開(kāi)和移動(dòng)大型太陽(yáng)能電池板，因?yàn)樗归_(kāi)長(zhǎng)有73.2米，總面積達(dá)2419平方米，為一個(gè)足球場(chǎng)面積的54%，所以在軌裝配很復(fù)雜。

歐洲航天員在艙外安裝“哥倫布”號(hào)實(shí)驗(yàn)艙

國(guó)際空間站上的生命保障系統(tǒng)也比“和平”號(hào)空間站上的先進(jìn)得多，也復(fù)雜得多。比如，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研制，它才于2009年首次在太空進(jìn)行水的循環(huán)使用……這些都加劇了建造國(guó)際空間站的難度。

相互牽扯是國(guó)際空間站建造過(guò)程中最令人頭疼的事，因?yàn)橹灰粋€(gè)主要部件不能按時(shí)發(fā)射，就會(huì)影響整個(gè)計(jì)劃進(jìn)度。例如，由于俄羅斯“星辰”號(hào)服務(wù)艙未能按期交付，國(guó)際空間站計(jì)劃已因此推遲了一年多；2003年美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事后，國(guó)際空間站工程又停工兩年多。今后還不知會(huì)出什么事。

其實(shí)，即使國(guó)際空間站建成，其運(yùn)行管理也不容易，因?yàn)槊總€(gè)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(méi)洗衣機(jī)）和其他個(gè)人用品，空間站所需備件和科學(xué)試驗(yàn)用品的量就更大了，而當(dāng)今運(yùn)送1千克物品到空間站的費(fèi)用為2.2萬(wàn)美元。由此可見(jiàn)，“養(yǎng)”一個(gè)空間站耗資驚人，據(jù)估計(jì)每年需13億美元，若在軌工作10年則為130億美元。再加上先期的研制費(fèi)和發(fā)射費(fèi)等，國(guó)際空間站總費(fèi)用將達(dá)1000億美元。

耗資巨大是國(guó)際空間站屢遭反對(duì)的最主要原因。發(fā)現(xiàn)地球輻射帶的著名科學(xué)家范艾倫說(shuō)：“空間站的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的無(wú)可非議的科學(xué)目的和實(shí)際用途?！币灿腥苏J(rèn)為空間站是美國(guó)航宇局的“越南戰(zhàn)爭(zhēng)”。1993年在決定是否繼續(xù)建造國(guó)際空間站時(shí)，美國(guó)眾議員僅以一票的優(yōu)勢(shì)通過(guò)了該計(jì)劃。美國(guó)航宇局局長(zhǎng)格里芬在2005年公開(kāi)表示，建造國(guó)際空間站是戰(zhàn)略性決策失誤，其用途不如建造月球基地廣。

國(guó)際空間站現(xiàn)在還面臨一個(gè)大問(wèn)題，那就是日益老化。因?yàn)樵摽臻g站原定2003年建成，但由于多種原因，2010年才能建成，所以在軌運(yùn)行的很多部件已到了壽命，故障也頻頻發(fā)生，這很像當(dāng)年蘇聯(lián)/俄羅斯的“和平”號(hào)空間站。由于建造周期過(guò)長(zhǎng)（10年），超期服役多年，“和平”號(hào)上的許多設(shè)備在后來(lái)幾年的運(yùn)行中都不行了，故障此起彼伏，與地面通信聯(lián)絡(luò)也不暢，結(jié)果花去了航天員大量時(shí)間來(lái)修理，限制了空間站效能的發(fā)揮。到1993年，航天員用于設(shè)備維護(hù)和排除各種故障的時(shí)間就占整個(gè)工作時(shí)間的45%以上，后來(lái)更多，有時(shí)甚至達(dá)80%，所以利用率很低，最終俄羅斯不得不把它墜落在南太平洋預(yù)定海域。

今后，隨著國(guó)際空間站的建成和美國(guó)航天飛機(jī)的退役等新情況的出現(xiàn)，國(guó)際空間站還將解決如何更好地應(yīng)用和提供天地往返運(yùn)輸能力等一系列新問(wèn)題。

推遲1年多才交付的俄羅斯“星辰”號(hào)服務(wù)艙內(nèi)部

遭受冷遇曾失寵

在小布什任總統(tǒng)期間，國(guó)際空間站曾遭受美國(guó)的冷遇，原因是這一國(guó)際空間站的“大股東”對(duì)它失去了興趣。小布什總統(tǒng)于2004年提出了宏偉的“太空探索新構(gòu)想”，把興趣轉(zhuǎn)向了建造月球基地。但又苦于國(guó)際空間站是國(guó)際合作項(xiàng)目，美國(guó)無(wú)法單方面決定立刻下馬該工程，于是多次與空間站其他合作國(guó)商討有關(guān)削減事宜，以便省下資金重返月球。

2006年，國(guó)際空間站合作國(guó)開(kāi)會(huì)協(xié)調(diào)，最終同意按比例縮減國(guó)際空間站上的艙段和開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，以支持美國(guó)提出的讓航天飛機(jī)在2010年退役、讓國(guó)際空間站更好地為探月及火星探索服務(wù)等建議，以幫助美國(guó)實(shí)現(xiàn)在2010年前完成其在國(guó)際空間站所承擔(dān)的任務(wù)目標(biāo)。作為交換，美國(guó)將繼續(xù)幫助各國(guó)發(fā)射其自行研制的各艙段。

此后，美國(guó)不僅大大減少了為國(guó)際空間站建造而發(fā)射航天飛機(jī)的次數(shù)，并擱置或取消那些不能對(duì)美國(guó)“太空探索新構(gòu)想”起到支持作用的國(guó)際空間站研究裝備或?qū)嶒?yàn)，包括低溫微重力物理設(shè)備、流體和燃燒裝置等，以及多項(xiàng)生理學(xué)和重力生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，只用于為探測(cè)工作試驗(yàn)技術(shù)和開(kāi)發(fā)醫(yī)學(xué)應(yīng)對(duì)措施。小布什任總統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)下的美國(guó)航宇局把航天員重返月球，并以此為跳板進(jìn)行載人登火星作為未來(lái)載人航天的核心，所以美國(guó)所有太空研究項(xiàng)目都是圍繞這一核心展開(kāi)。由于當(dāng)時(shí)的美國(guó)航宇局認(rèn)為，在空間站進(jìn)行微重力實(shí)驗(yàn)、太空材料研究等實(shí)驗(yàn)，都屬于和重返月球沒(méi)有直接關(guān)系的項(xiàng)目，所以可以暫停或暫緩進(jìn)行，只有太空輻射研究等一小部分項(xiàng)目被保留下來(lái)。

為此，俄羅斯也縮減了國(guó)際空間站俄羅斯艙段的建設(shè)，今后將只發(fā)射功能貨艙2號(hào)和兩個(gè)迷你研究艙。因?yàn)槊绹?guó)航天飛機(jī)飛行次數(shù)銳減，所以俄羅斯無(wú)法將本國(guó)科學(xué)能源平臺(tái)運(yùn)往空間站。作為計(jì)劃變更的賠償，美國(guó)同意用國(guó)際空間站上的美國(guó)太陽(yáng)能電池陣向俄羅斯艙段提供能量。

美俄歐對(duì)關(guān)閉空間站時(shí)間也曾有很大分歧。小布什任總統(tǒng)時(shí)美國(guó)堅(jiān)持在2015年底撤出國(guó)際空間站，俄羅斯則希望將空間站保留更長(zhǎng)時(shí)間。而歐空局表示，如果美國(guó)撤出，歐洲不會(huì)承擔(dān)部分美國(guó)現(xiàn)在所支付的費(fèi)用。但俄羅斯和歐洲都認(rèn)為有必要將它的使用時(shí)間延長(zhǎng)，以開(kāi)展更多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。2015年就讓國(guó)際空間站退役將無(wú)法提供足夠的時(shí)間來(lái)規(guī)劃和開(kāi)展人體生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而以足夠數(shù)量的研究對(duì)象來(lái)生成對(duì)探測(cè)有用的數(shù)據(jù)。

其實(shí)，對(duì)于國(guó)際空間站的應(yīng)用前景各國(guó)看法一直不一致。俄羅斯等國(guó)認(rèn)為，國(guó)際空間站上的多個(gè)實(shí)驗(yàn)艙可進(jìn)行最先進(jìn)的生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)及其他學(xué)科的研究。因?yàn)檫@些艙是首次按微重力試驗(yàn)要求設(shè)計(jì)的，都十分靠近質(zhì)心，能保證重力接近于零，從而可成為一個(gè)提供空前能力來(lái)揭開(kāi)重力對(duì)人類(lèi)世界影響之謎的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，在基礎(chǔ)科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等方面擴(kuò)展全人類(lèi)的知識(shí)，為以后可能出現(xiàn)的突破性進(jìn)展奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，它也提供了人能長(zhǎng)期在軌直接參與對(duì)地觀測(cè)和天文觀測(cè)的機(jī)會(huì)，為研究地球環(huán)境、探索宇宙世界做出貢獻(xiàn)。此外，作為人類(lèi)首次在太空進(jìn)行的大規(guī)模裝配活動(dòng)，建造國(guó)際空間站也將為今后建造太陽(yáng)能電站、載人火星探測(cè)等航天活動(dòng)積累經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)技術(shù)。俄羅斯一直把建造和應(yīng)用空間站作為一項(xiàng)國(guó)策，認(rèn)為它是開(kāi)發(fā)太空的最佳利器，所以對(duì)空間站的應(yīng)用前景充滿(mǎn)希望，并早就宣稱(chēng)，如果國(guó)際空間站不延長(zhǎng)使用壽命，俄羅斯將單獨(dú)建造新的空間站。新空間站將擔(dān)負(fù)“太空組裝車(chē)間”的功能，為星際旅行及探月做準(zhǔn)備。

在站上聚精會(huì)神工作的美籍華裔空間站站長(zhǎng)焦立中

柳岸花明又一村

奧巴馬當(dāng)選總統(tǒng)以后重新評(píng)估了美國(guó)載人航天計(jì)劃，結(jié)果使國(guó)際空間站形勢(shì)風(fēng)云突變。2010年2月1日，奧巴馬公布了2011財(cái)年預(yù)算方案，對(duì)美國(guó)載人航天項(xiàng)目做出重大調(diào)整，建議取消美國(guó)的重返月球計(jì)劃；把國(guó)際空間站的退役時(shí)間從2016年推遲到2020年以后，并將其變?yōu)槊绹?guó)的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，充分利用其設(shè)備開(kāi)展生物、醫(yī)學(xué)、材料、燃燒特性等實(shí)驗(yàn)；借助私營(yíng)企業(yè)的商用飛船將航天員送入國(guó)際空間站。因此，國(guó)際空間站不僅在今后將發(fā)揮更大的作用，還將采用新的運(yùn)營(yíng)模式。

美國(guó)航宇局公布的資料顯示，截至目前，美國(guó)已經(jīng)累計(jì)為國(guó)際空間站投入了440億美元。美國(guó)航宇局前總工程師羅伯特·布勞恩說(shuō)：“我們用了11年多的時(shí)間，才最終把國(guó)際空間站建設(shè)完成，再過(guò)區(qū)區(qū)幾年就很有可能將其廢棄掉。這真是太荒謬了！”由奧巴馬親自任命的獨(dú)立審查委員會(huì)也于2009年建議說(shuō)，美國(guó)政府應(yīng)該投入更多的資金，以使國(guó)際空間站的使用壽命延長(zhǎng)至2020年。審查委員會(huì)成員、美籍華裔航天員焦立中曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)國(guó)際空間站站長(zhǎng)，他說(shuō)：“我們已經(jīng)成功聯(lián)合了那么多的國(guó)家從事這項(xiàng)共同的太空開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，如果我們現(xiàn)在退卻不干了，將徹底瓦解這種合作機(jī)制。其他參與合作的國(guó)家也將對(duì)美國(guó)在空間探索領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)能力失去信心?！?/p>

美國(guó)航宇局2010年3月3日宣布，美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)已決定將2009年度“羅伯特·科利爾獎(jiǎng)”授予國(guó)際空間站項(xiàng)目，以表彰其為人類(lèi)太空探索與合作作出的杰出貢獻(xiàn)。該學(xué)會(huì)認(rèn)為，作為人類(lèi)在太空建立的體積最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的航天器，國(guó)際空間站代表著人類(lèi)在太空探索方面所取得的最先進(jìn)的科技成就。