從遠古時代開始，人類對宇宙的探索從未止步，不斷產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造新的奇跡。與此同時，探索未知世界還為人類帶來了巨大的經(jīng)濟財富、新的資源，并且催生一批先進技術(shù)。在載人航天領(lǐng)域也是如此，由于“國際空間站”（ISS）的建設、運行和發(fā)展，為人類帶來了一批新技術(shù)和新成果。2013年9月在北京舉辦的第64屆國際宇航大會上，美國航空航天局（NASA）“國際空間站”實驗室首席科學家朱莉·羅賓遜（Ju lie Robinson）博士回顧了“國際空間站”取得的一系列科學成就，并且總結(jié)了其中最重要的十大科學成就。

第十：通過飲食和鍛煉預防在太空中骨質(zhì)流失的發(fā)生

航天員在太空環(huán)境下會出現(xiàn)骨質(zhì)流失的現(xiàn)象，該問題在“國際空間站”的首飛任務中就被發(fā)現(xiàn)了。對于這個問題的研究從未間斷，并在近幾年達到了頂峰。在早期研究中，發(fā)現(xiàn)“國際空間站”航天員的骨密度流失率達到了每月1.5%。這個數(shù)據(jù)是非常驚人的，相當于更年期女性1年的骨質(zhì)流失量。

早期“國際空間站”的研究人員在確定了流失率之后，發(fā)現(xiàn)鍛煉有助于緩解骨質(zhì)流失的程度?？茖W家們隨后開始尋找通過飲食和鍛煉預防骨質(zhì)流失的方法，并且不斷升級鍛煉的器械。

科學家發(fā)現(xiàn)，通過一定周期的高強度阻力鍛煉，輔以一定劑量富含維他命D的配餐，在太空生活過的航天員返回地球時不會損失大量的骨密度，這是解決方案之一。這種方法出現(xiàn)在“雙子星座”任務之后，解決了人類在外太空長期生活的關(guān)鍵問題。

通過這項研究，我們能夠更好地理解，在日常生活中伴隨著人類的衰老，骨密度是如何發(fā)生變化的，以及如何避免由衰老引發(fā)的類似在太空這樣情況的發(fā)生。今后，當婦女被診斷出患有骨質(zhì)疏松癥時，醫(yī)生就可以告訴她們：“不用緊張，保持樂觀的心情好好鍛煉，規(guī)范飲食就可以了。”雖然目前將“國際空間站”上的研究成果應用在地球上的人類尚需時日，但這仍然是一項非常有前景的骨質(zhì)疏松癥解決方案。

第九：理解骨質(zhì)疏松癥的機理以開發(fā)新的治療藥物

“國際空間站”的第九項研究成果與第十項成果密切相關(guān)。AMGEN制藥公司在“國際空間站”上對小白鼠做了一系列實驗，這些實驗的目標主要是研究空間環(huán)境對骨骼健康的影響，以及相關(guān)的治療藥物效果。這項研究被稱為商業(yè)生物測試模塊（CBTM），主要是驗證骨保護素在微重力環(huán)境下對骨細胞骨基質(zhì)維持效果。研究結(jié)果顯示，經(jīng)過骨保護素治療的小白鼠，比未進行任務保護的小白鼠，其骨吸收明顯降低。

目前，經(jīng)過空間環(huán)境驗證過的骨保護素已經(jīng)研制出來了，并已進入地面臨床試驗階段，以便更好地了解這種藥物的特效。獲得的試驗成果在數(shù)年前就應用到了AMGEN公司的Prolia藥物上。

第八：將超光譜成像儀用于海岸成像和海洋保護

第八項研究成果是一項非常有價值的研究，因為它突出了“國際空間站”作為對地觀測平臺的重要性。在這項研究里，“國際空間站”上攜帶了一臺超光譜成像儀（H ICO），用于海岸成像和海洋保護。

超光譜成像儀收集從地球表面反射回來的光波，其特別之處在于能獲得上百譜帶，遠遠超過了遙感衛(wèi)星，如“陸地衛(wèi)星”（Landsat）上攜帶的對地觀測設備所能吸收的8條不同譜帶。從這些數(shù)百個不同的譜帶獲得的信息和細節(jié)，是無法從一般的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)中得到的。

通過超光譜成像儀，可以辨別海域中的沉積物和葉綠素。葉綠素是藻類的標志，說明其中有氮，即土壤中肥料的流失，這是判斷水質(zhì)量的重要標志。在含沙的海灣，通常分辨二者是非常困難的，海洋遙感學專家稱之為“褐水”問題。

美國環(huán)境保護機構(gòu)（EPA）使用超光譜成像儀研發(fā)出一個概念驗證模型，用來幫助模擬和保護水資源。該機構(gòu)研究人員通過搜集實時的觀測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整理、分析，以獲得溶解的有機物質(zhì)和葉綠素。這使得他們開發(fā)出一個模型，最終得出的結(jié)論是藻類已經(jīng)大量繁殖，有可能對海洋生物造成威脅。

庚烷燃料燃燒及冷焰現(xiàn)象

第七：在電場環(huán)境下膠體自組裝，制作納米材料

在此之前，很多人不知道太空研究如何推動納米技術(shù)的進步，這項研究著眼于在電場環(huán)境下如何進行膠體自組裝。膠體是懸浮在溶液中微小的顆粒，這在洗滌劑、藥物等家用產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中是非常關(guān)鍵的。這里所述的膠體是一個獨特的類型，即磁流變（MR）液體，可以在電場中改變它的粘度，甚至在納米級改變它們的組裝方式。

“國際空間站”上的微重力可以延緩這些膠體混合物的運動，使得研究人員可以了解它們是如何相互作用的，然后利用這些知識來控制地面上的微小顆粒。由于重力的作用，納米粒子會沉淀得太快，因此這些實驗沒辦法在地球上開展。

第六：發(fā)現(xiàn)冷焰燃燒新現(xiàn)象

冷焰燃燒是一個非常有趣的新名詞，因為在科學領(lǐng)域，炙熱火焰的溫度一般在上千度，而冷焰是在600～800℃范圍內(nèi)。在“國際空間站”，航天員利用一個名為“燃燒集成機架”（CIR）的設備用于燃燒燃料的液滴，就像微重力火焰熄滅試驗。

在庚烷燃料燃燒及冷焰現(xiàn)象圖中，左為一個庚烷燃料燃燒的液滴，可以看出，它燃燒起來的球體并不像是蠟燭燃燒的火焰，因為在太空中沒有密度或浮力驅(qū)動對流，這意味著暖空氣不會像在地球上一樣上升，因此可以得到這種藍色的、球形的火焰。真正有趣的是在燃燒淬火之后發(fā)生的事。氧化作用停止后，火焰熄滅，然而在一段時間之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一點意外的殘光。就是這點殘光，比之前的燃燒溫度要低，這樣一個“冷焰”是前所未知的過程，因為在地球上這個過程發(fā)生得實在是太快了。目前，仍需對這種現(xiàn)象進行大量的分析和建模，但這表示它對地面上實現(xiàn)高效燃燒有很大幫助，只是需要一些時間，未來我們就能看到它們的研究結(jié)出碩果。

第五：細菌病原體在太空變得更加致命的途徑

地面上的研究表明，一些細菌在進入太空之后可能會變得更加致命，特別是沙門氏菌。在美國，沙門氏菌感染每年導致15000人住院，400人死亡。研究人員發(fā)現(xiàn)，細菌確實在太空變得更易導致疾病。更重要的是，在微重力條件下，細菌的遺傳通道打開了，這個通道相當于離子經(jīng)過培養(yǎng)基的培養(yǎng)。在美國航空航天局后續(xù)的航天生命和物理科學計劃的資助下，還對培養(yǎng)基中沒有離子介質(zhì)時觀察細菌的致命性是提高了還是降低了。

當前，科學家們還在研究其他種類的細菌，試圖了解這是否是一個普遍現(xiàn)象。如果是的話，這項成果是否能夠應用在地球上，是否能夠用來對抗疾??？

第四：4000萬名學生參與“國際空間站”的應用和研究活動且不斷增加

在科學領(lǐng)域，一旦一項研究成果發(fā)表出來，受其影響衍生的其他成果會呈指數(shù)級增長，這在教育領(lǐng)域也是一樣?！皣H空間站”每年都激勵了成千上萬的學生從事與數(shù)學和科學相關(guān)的職業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2012年“國際空間站”的合作伙伴來自44個國家、25000個學校、280萬名教師和4310萬名學生。這些學生通過了解航天員在“國際空間站”的生活，通過演示操作受到鼓勵，激發(fā)他們參與相關(guān)教育計劃的興趣。據(jù)統(tǒng)計，有170萬名學生實際參與到科學領(lǐng)域中來，他們中的很多人有可能就是未來航天研究機構(gòu)和宇航公司的研究者。這是一項偉大的航天工程，鼓勵數(shù)以百萬的學生有志成為未來的航天科學家，因此該項成果被列入“國際空間站”的十大重要成果。

第三：阿爾法磁譜儀-2（AMS-2）實驗在暗物質(zhì)觀測方面取得進展

阿爾法磁譜儀-2是最復雜的測量宇宙射線的磁體。目前，最先進的粒子物理探測器收集來自深空的顆粒，測量它們的能量，最重要的是確定它們的方向。粒子物理學家們認為這是目前最佳的理論，并且試圖找到證據(jù)來驗證它或者推翻它。一個新現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得全世界的研究者都致力于研究暗物質(zhì)和反物質(zhì)，從而解決宇宙起源之謎。

諾貝爾獎得主丁肇中博士總結(jié)了他的研究結(jié)果：觀測表明新現(xiàn)象確實存在，無論是從粒子物理學或是天體物理學的起源角度來看。實驗結(jié)果符合宇宙中暗物質(zhì)粒子碰撞湮滅產(chǎn)生正電子的理論，目前的研究還在繼續(xù)，未來有更多的疑團有待揭開。

第二：機器人協(xié)助腦部手術(shù)

這項成果顯示，我們可以把應用在空間站上的先進技術(shù)用于地面上。機器人可以輔助外科醫(yī)生挽救患者的生命，使得腦腫瘤等疾病得以醫(yī)治。這項成果不僅是先進航天技術(shù)的衍生品，而且使之能夠在地面上為人類所用，未來有可能挽救眾多的生命。

“國際空間站”上的機械臂技術(shù)由加拿大的麥德公司（MDA）研發(fā)，機械臂必須非常靈活才能順利完成一系列組裝和裝配工作，并且在面臨輻射的環(huán)境下繼續(xù)工作。這些特性使得這項技術(shù)能夠轉(zhuǎn)化為在地面上使用的，協(xié)助外科醫(yī)生完成手術(shù)操作。

第一：化療藥物新型靶向輸送方法目前正在用于乳腺癌臨床試驗

這個新方法未來有可能改變?nèi)祟愔委熑橄侔┑耐緩健Ｖ赃@項成果列為十大成果之首，主要是因為乳腺癌實在太可怕了，已經(jīng)奪走了成千上萬人的生命。

這項研究始于2002年，航天員佩吉·惠特森（Peggy W hitson）在“國際空間站”上第一次完成了相關(guān)實驗，將一定份量的化療藥物裝在微型膠囊里，并且找到一個新型的輸送方法。一些研究模型顯示，如果沒有重力的影響，裝有化療藥物的微型膠囊能夠更加簡單的直達腫瘤部位。但問題是在地面上很難做到空間站上的微重力環(huán)境。因此，科學家們未來5年的工作目標是找到一種新的手段，在地面實驗室的環(huán)境下研制出數(shù)量和純度都滿足要求的微型膠囊，這些技術(shù)已經(jīng)授權(quán)給一家商業(yè)公司，可能還需要10年才能真正大規(guī)模付諸臨床治療。