智慧姐姐

因為很多人問過：“空間站？有啥用呢？”

國際空間站宇航員每天健身，是生活，也是工作。運動，是防止微重力環(huán)境下肌肉萎縮、骨質過快流失的方法之一。此外的手段還有低鹽飲食。圖為美國宇航員凱倫·妮寶（Karen Nyberg）。

冷戰(zhàn)結束后，東西方對抗格局消失，美俄在太空的軍事爭奪暫時成為次要矛盾。美國國家航空航天局（NASA）開始與俄羅斯聯(lián)邦航天局（ROSCOSMOS）接觸，商談合作建立空間站的構想。國際空間站計劃開始起步。

目前唯一

1998年11月，俄羅斯利用“質子”號火箭將“曙光”號功能艙發(fā)射升空，成為國際空間站第一個部署的艙段。這一具有里程碑意義的事件刷新了人類航天史。

緊接著，依靠美國航天飛機的運輸力量，“團結”號節(jié)點艙、“命運”號實驗艙、“尋求”號氣閘艙、“加拿大臂”以及主體桁架組裝完成。2000年，國際空間站實現(xiàn)宇航員駐站，國際空間站上開始有了人類。到2009年，國際空間站實現(xiàn)6人駐站，首次達到設計人數(shù)并持續(xù)至今。

過去，國際空間站的部件、物資、器材、人員運輸任務由美國航天飛機和俄羅斯的飛船承擔。同時，歐洲和日本的貨運飛船（分別為ATV與HTV）也曾實現(xiàn)了對國際空間站的貨運補給。2011年，美國航天飛機全面退役，運輸工作再度依賴俄羅斯飛船，危機一度出現(xiàn)。此時，美國私人公司的“獵鷹9”火箭和“龍”飛船開始進入決策視野。2012年，“龍”飛船首次完成國際空間站貨運任務。

成型的國際空間站可以分為兩大構成部分。一部分，是核心功能組件，包括俄羅斯、美國、日本、歐空局、意大利研發(fā)的實驗艙等。另一部分，是服務功能組件，包括中心桁架、太陽電池翼板、遙控機械臂系統(tǒng)，以及各種艙外儀器設備。

國際空間站是目前近地軌道空間唯一的大型載人綜合實驗設施。

啥用？先看看保健

以地球視角往上看，蒼穹之上，海拔330至435千米，即可能與國際空間站運行軌道交會。驚鴻一瞥，可能是一個緩慢移動，明亮的白點，閃爍在夜空中。地球上95%有人居住的地方可以看到它，除了緯度太靠北或者太靠南的地方。原因倒也簡單，國際空間站的運行軌道是傾斜的赤道軌道，軌道面投影覆蓋了南北緯52度之間的地球區(qū)域。它每天繞地球轉15.54圈。

比如，國際空間站對人類健康的貢獻。

第1擊：對抗骨質流失

骨骼在人體起著支撐身體和儲存鈣的重要作用。骨質疏松癥是中老年人群體中的一種常見病。在空間站微重力環(huán)境下，體重負荷降低，成骨細胞的活性和骨質的合量也相應降低，宇航員患骨質疏松癥的機率比在地面增加10倍（同時罹患腎結石的風險也大大增加）。因此，日本航空航天探索局（JAXA）和NASA在國際空間站合作進行了生物醫(yī)學實驗，給駐站7名宇航員每周服用70毫克阿侖膦酸鈉，兼用維生素D，并且保持足量鍛煉。實驗結果表明，管用！

第2擊：防治哮喘

哮喘患者呼出的氣體中含有氨氧化物。如能追蹤其源頭并檢測氣體，可有效幫助醫(yī)生診斷病情。國際空間站上，灰塵和漂浮顆粒極易被宇航員吸入，歐洲航天局給宇航員研制了即時精確測量氮氧化物的便攜式裝置。哮喘患者已經(jīng)獲益于這項空間技術，未來可用這個小裝置檢測病情。

第3擊：免疫系統(tǒng)早期檢測

NASA約翰遜航天中心的研究人員用一種叫做定量聚合酶鏈式反應（PCR）的方法，可以在人的唾液、尿液和血液中檢測出皰疹病毒。早發(fā)現(xiàn)，早治療，能有效防止帶狀皰疹導致的神經(jīng)損傷。

第4擊：癌癥治療

美國國家癌癥研究所與NASA聯(lián)手在國際空間站這個微重力平臺，研發(fā)了一種“微膠囊”技術?！拔⒛z囊”內充滿治療藥物，可被直接注射到血液中，直指腫瘤病灶，在抑止癌細胞生長方面較傳統(tǒng)的冷凍和化學療法有明顯優(yōu)勢。同時，“微膠囊”含有造影劑，利用CT、X射線或超聲波成像，可監(jiān)測藥物在人體組織間的分布運行情況?；?h3>第5擊：用機械臂技術做外科手術

國際空間站“加拿大機械臂”-2和“的克斯特”機械臂研制者——加拿大MDA公司與薩瑟蘭德博士帶領的研究小組研制了名為“神經(jīng)臂”的外科手術機器人系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，外科醫(yī)生可通過操縱計算機工作站，使“神經(jīng)臂”與核磁共振圖像儀協(xié)同作戰(zhàn)，從而在顯微尺度下使用器械從事微創(chuàng)手術。

第6擊：水凈化

國際空間站上的廢水，經(jīng)過回收、凈化處理后，再度成為可飲用水。這為空間站保持6人常駐提供了重要的技術保障。國際人道主義救援組織希望利用這種技術，有效幫助第三世界人民解決缺乏潔凈飲用水的危機。

第7擊：高品質蛋白質晶體的培育

空間站能長久地提供晶體培育所需環(huán)境，并實時進行X射線衍射測定。日本2003年在國際空間站“星辰”號服務艙完成9項蛋白質結晶實驗，已經(jīng)掌握了培育高品質蛋白質晶體的技術。相關技術將應用于制藥業(yè)，以改善藥物活性。

2016年4月，由“龍”飛船運輸?shù)摹俺錃馀蛎浭教张摗保˙EAM）送抵國際空間站。這種充氣式太空艙充氣后的空間與傳統(tǒng)金屬殼太空艙相當，重量卻輕很多，便于運輸，發(fā)射費用也較低。這項技術未來可用在月球與火星基地，適于組裝大型空聞結構。圖為藝術家的想象圖，BEAM對接在3號節(jié)點艙“寧靜”號上。

第8擊：全球教育

國際空間站開設的各類教育項目，旨在激發(fā)世界各地的孩子們學習科學、技術、工程和數(shù)學（簡稱STEM）的熱情。其中，“國際空間站業(yè)余無線電通訊計劃”（簡稱ARISS）是由美國業(yè)余無線電聯(lián)盟、國際業(yè)余衛(wèi)星組織、NASA等共同發(fā)起，面向青少年的航天科普互動項目。第一套業(yè)余無線電設備于2000年9月被“亞特蘭蒂斯”號航天飛機帶入太空，第一次與業(yè)余愛好者的通聯(lián)是在2000年11月由指令長威廉·謝潑德完成的，第一次與學校通聯(lián)是在2000年12月，所用頻率為：語音和數(shù)據(jù)下行，145.80兆赫（國際通用）;數(shù)據(jù)上行，145.99兆赫（國際通用）。通常情況下通話時間為10分鐘。如果想在家里與國際空間站進行通聯(lián)，只需準備下列裝備：一個工作于2米波段、輸出功率在5瓦以上的電臺，身處通聯(lián)區(qū)域內的人甚至可以使用簡單帶掃描功能的收音機。若能準備一根全向天線、鞭狀天線或者箭形天線那樣的小型指向性天線，則會帶來更好的效果。NASA希望向世界范圍內青少年提供與宇航員對話的機會。

此外，NASA聯(lián)手14個國家的航天機構，通過一套名為“X任務：像宇航員那樣訓練”的活動，“培訓”了數(shù)千“兒童宇航員”。體力、意志力、協(xié)作能力、平衡感以及空間意識，所有這些，都和正式宇航員執(zhí)飛之前的訓練是相通的。

歐洲與美國學生展開競賽，共同設計NASA的“同步位置保持、連通與再定向試驗衛(wèi)星”（SPHERES）。每個排球大小的衛(wèi)星都帶有自己的動力、推進、計算與導航軟件，控制裝置就是一部智能手機。試驗最終目標是讓未來機器人在軌道內編隊飛行，進而修理空間站，為其他衛(wèi)星填注燃料，去獲得比單個望遠鏡視場更大而分辨率相當?shù)膱D像。

第9擊：增材制造

2014年8月，首臺空間3D打印機運抵國際空間站，并在微重力環(huán)境下完成了首次3D打印，那是一個螺絲扳手。設計方案來自阿拉巴馬州的高中生羅伯特.謝蘭（Robert Hillan）。NASA把他的設計方案上傳到了國際空間站。

早有科學研究證實，近地空間微重力環(huán)境，對打印材料凝結固化成型有直接影響。太空中，打印熱源應優(yōu)先選擇激光束和電子束，以便熔化材料。而材料本身如是金屬，則以絲狀為宜，而不是地面上的粉末。人類開始探索未來建立近地空間生產(chǎn)制造基地的可行性，由這里再走向深空。

第10擊：太空育種

目前，國際空間站已經(jīng)進行過農作物生長測試，品種如擬南芥、矮化小麥，其中擬南芥的種類就有5種。第一次測試表明，可以在國際空間站內種植大型植物。一個全封閉的閉環(huán)系統(tǒng)中，紅、藍、綠以及白光LED燈下，180多個傳感器將作物實時信息（包括溫度、氧氣含量和濕度水平）傳遞給地面的肯尼迪中心。NASA宇航員佩吉·惠特森（Peggy Whitson）第一次在太空中種植一種名為Tokyo Bekana大白菜。這種綠葉蔬菜長得很快，營養(yǎng)和口味很受好評?；萏厣瓕缪菰谲増@丁的角色，專職為白菜服務約1個月。

目前，空間站上的農產(chǎn)品將主要滿足宇航員自身需要。但未來，太空育種將成就新形態(tài)農業(yè)。將種子帶上太空，靠空間中的高能粒子輻射、微重力、高真空等條件，改變植物種子的DNA遺傳特征。種子返回地面后繼續(xù)繁育，遺傳性狀穩(wěn)定后，品種改良。這類太空種子沒有引入外來基因，因此不屬于轉基因范疇。

未來

2017年，各國共向國際空間站發(fā)射了13艘飛船，其中4次載人任務，9次貨運任務。第50～53長期考察組進駐空間站，為今后的深空探索和改善地球生活做準備。歐空局與比利時太空應用服務公司合作的“冰立方”（Ice Cubes）計劃將利用國際空間站上的歐洲“哥倫布”艙段，展開植物生物學、陀螺儀和流體熱傳導實驗，包括未來可能的制藥和材料研究。太空商業(yè)化的機遇就此展開……

許多航天愛好者談及國際空間站的科技成就如數(shù)家珍，但或許并沒有意識到，國際空間站的意義已遠遠超越了科技層面。面對茫茫宇宙，即便偉大至此的人類空間站，也顯得渺小而孤單。和平探索宇宙空間，了解“母星”地球，為人類造福，不應該區(qū)分種族、國家。國際空間站，讓使命感以及人類之間最質樸的情感戰(zhàn)勝了其他雜念。

責任編輯：吳佩新

太空白菜。未來，太空育種將成就新農業(yè)。