韓 淋，范唯唯，楊 帆，王海名

（中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院，北京100190）

1 引言

國際空間站是一個(gè)擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備，可開展大規(guī)模、多學(xué)科的基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過近20年的運(yùn)營，國際空間站已迎來空間科研應(yīng)用活動(dòng)的高峰期，各國航天局都積極謀劃在2024年國際空間站計(jì)劃結(jié)束之前，最大限度地發(fā)揮其科研應(yīng)用價(jià)值。目前，對(duì)國際空間站科研應(yīng)用活動(dòng)及產(chǎn)出成果的分析主要包括基于學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的案例式定性闡述和關(guān)于國際空間站整體科研產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)兩種［1-3］。本文基于美國國家航空航天局（NASA）和俄羅斯國家航天集團(tuán)（Roscosmos）國際空間站計(jì)劃網(wǎng)站公布的信息［4-5］，全面回溯國際空間站2017年開展的科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及其中新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，希望為我國未來相關(guān)科研應(yīng)用規(guī)劃提供參考。

2 2017年國際空間站科研應(yīng)用活動(dòng)概況

國際空間站上的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是按各次長期考察任務(wù)（Expedition）來規(guī)劃進(jìn)行的。自2016年9月至2017年9月，國際空間站第49／50次和第51／52次長期考察任務(wù)在技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證、人體研究、生物學(xué)與生物技術(shù)、物理科學(xué)、教育和文化活動(dòng)及地球與空間科學(xué)6大研究領(lǐng)域開展了349項(xiàng)科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)。NASA、Roscosmos、歐洲航天局（ESA）、日本航空航天探索局（JAXA）和加拿大航天局（CSA）在6大研究領(lǐng)域支持開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)及其中新實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)數(shù)如表1所示。

表1 各航天局在各研究領(lǐng)域支持開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)數(shù)Table 1 The number of experiments by category＆agency

在第49～52次長期考察任務(wù)開展的全部349項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，NASA支持開展195項(xiàng)，其中技術(shù)實(shí)驗(yàn)最多，其次為生物學(xué)與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)。Roscosmos共支持開展74項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其中人體研究最多，生物和技術(shù)實(shí)驗(yàn)次之。此外，ESA在人體研究和物理科學(xué)，JAXA在物理科學(xué)、人體研究和生物，以及CSA在人體研究方面支持開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)相對(duì)較多。在全部349項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中有149項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)，其中114項(xiàng)由NASA支持開展，技術(shù)、生物、教育和物理科學(xué)領(lǐng)域的新實(shí)驗(yàn)較多。

3 2017年國際空間站科研應(yīng)用進(jìn)展

3.1 技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)共計(jì)100項(xiàng)，其中48項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)，NASA、ESA和Roscosmos分別支持開展了41項(xiàng)、4項(xiàng)和3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，小衛(wèi)星和控制技術(shù)、航電設(shè)備和軟件、航天器和軌道環(huán)境、輻射測量和防護(hù)等研究方向的新實(shí)驗(yàn)最多。下面重點(diǎn)分析部分有代表性的新實(shí)驗(yàn)。

“空間測試計(jì)劃-休斯敦”是美國國防部通過NASA、利用國際空間站平臺(tái)開展的系列實(shí)驗(yàn)。在第49～52次長期考察任務(wù)中，共開展了11項(xiàng)該系列技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?！案咝阅芸芍貥?gòu)計(jì)算中心空間處理器”實(shí)驗(yàn)研究用于立方體衛(wèi)星、小型衛(wèi)星和其他小型航天器系統(tǒng)的微型空間計(jì)算機(jī)?！癝paceCube-Mini”實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該版本混合計(jì)算機(jī)處理器的性能。“自動(dòng)化羽流哨兵”實(shí)驗(yàn)研究到達(dá)的航天器的推進(jìn)器與國際空間站的相互作用?！盁o線電掩星和紫外分光光度法共定位”實(shí)驗(yàn)研究電離層的結(jié)構(gòu)和變化。“集成微型靜電分析儀-再飛行”實(shí)驗(yàn)測量等離子體的密度和能量，改進(jìn)對(duì)電離層以及航天器在近地軌道的充電效應(yīng)的預(yù)測。“臨邊成像電離層和熱層極紫外攝譜儀”實(shí)驗(yàn)研究熱層和電離層，有助于更好理解和預(yù)測空間天氣。“抗輻射電子存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)”研究電子存儲(chǔ)器在空間高能粒子輻射下的故障頻率?！昂教炱鹘Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究”實(shí)驗(yàn)監(jiān)測空間測試計(jì)劃設(shè)備上的零部件從組裝、測試至到達(dá)軌道所發(fā)生的變化，旨在發(fā)現(xiàn)確定設(shè)備失效的新方法?！皠?chuàng)新涂層實(shí)驗(yàn)”研究近地軌道航天器采用的新型涂層長期暴露于空間環(huán)境的穩(wěn)定性?！岸渗f”實(shí)驗(yàn)旨在驗(yàn)證航天器自主實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)。“電流體動(dòng)力學(xué)”實(shí)驗(yàn)研究一種利用電場泵浦冷卻劑的原型泵。

NASA支持開展的“航天器火災(zāi)實(shí)驗(yàn)-2”和“航天器火災(zāi)實(shí)驗(yàn)-3”系列實(shí)驗(yàn)在“天鵝座”飛船返航期間在空艙內(nèi)燃燒多種材料的實(shí)驗(yàn)樣本，結(jié)果有助于遴選空間應(yīng)用的阻燃材料，以及理解火焰是如何在航天器中蔓延的。

ESA支持開展的EveryWear新實(shí)驗(yàn)硬件是一個(gè)利用可穿戴式傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，傳感器連接著與地面電腦無線同步的國際空間站平板電腦，可記錄和傳輸服務(wù)科學(xué)和醫(yī)療目的的各類生理學(xué)數(shù)據(jù)。

Roscosmos支持開展的“計(jì)時(shí)器”新實(shí)驗(yàn)旨在綜合研究空間站的技術(shù)運(yùn)行環(huán)境，確定俄羅斯艙段設(shè)備運(yùn)行條件和要求，分析航天員所使用設(shè)備的效率和便利性，開發(fā)用以評(píng)估航天員出艙活動(dòng)準(zhǔn)備情況的自動(dòng)系統(tǒng)。

52項(xiàng)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開展，并取得多項(xiàng)亮點(diǎn)成果［6］：航天員開展的“ESA-觸覺-1”實(shí)驗(yàn)，在空間遠(yuǎn)程操控位于地面的機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)觸覺反饋，未來該技術(shù)有望用于從火星或月球軌道操控行星表面的機(jī)器人。革命性的“畢格羅可擴(kuò)展活動(dòng)艙（BEAM）”已經(jīng)在國際空間站展開了一年多的時(shí)間，其性能成功獲得驗(yàn)證。NASA與畢格羅公司在2017年底簽署新合同，將BEAM的測試時(shí)間延長至少3年，繼續(xù)研究其性能。

3.2 人體研究實(shí)驗(yàn)

人體研究實(shí)驗(yàn)共計(jì)66項(xiàng)，其中新實(shí)驗(yàn)為11項(xiàng)，NASA、ESA、JAXA和Roscosmos分別資助了4項(xiàng)、3項(xiàng)、2項(xiàng)和2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，涉及免疫系統(tǒng)、神經(jīng)和前庭系統(tǒng)、乘員醫(yī)療保健系統(tǒng)、人類行為和績效等研究方向，下面介紹部分新實(shí)驗(yàn)。

NASA支持開展的“醫(yī)用耗材跟蹤”實(shí)驗(yàn)利用無線電識(shí)別碼跟蹤國際空間站上的藥品和醫(yī)療用品，方便地面人員了解醫(yī)療用品的使用和剩余情況；“國際空間站高保真模擬和飛行研究期間測試?yán)霉虘B(tài)照明改善生理適應(yīng)、睡眠和績效”實(shí)驗(yàn)測試航天員在日間活動(dòng)期間使用固態(tài)發(fā)光二極管照明的效果，評(píng)估固態(tài)照明使用時(shí)間規(guī)劃表對(duì)航天員視覺、睡眠、警覺性、晝夜節(jié)律以及整體健康狀況的影響。

ESA支持開展的GRIP實(shí)驗(yàn)研究長期空間飛行對(duì)人在操作物體時(shí)調(diào)節(jié)握力和上肢軌跡的能力的影響；“透視”實(shí)驗(yàn)利用頭盔提供的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境量化航天員對(duì)視覺信息的反應(yīng)，研究人體認(rèn)知功能適應(yīng)微重力環(huán)境時(shí)產(chǎn)生的變化。

JAXA支持開展的“空間生態(tài)系統(tǒng)中人體微生物代謝串?dāng)_的多組學(xué)分析”實(shí)驗(yàn)結(jié)合對(duì)腸道中微生物成分、代謝物概況和免疫系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)，評(píng)估空間環(huán)境和益生菌對(duì)小鼠免疫功能的影響；“封閉微重力環(huán)境下評(píng)估持續(xù)攝入益生菌對(duì)航天員免疫功能和腸道微生物群的影響”實(shí)驗(yàn)研究長期空間飛行中攝入干酪乳酸菌代田株能否改善航天員腸道菌群及免疫功能。

Roscosmos支持開展的“預(yù)防-2”實(shí)驗(yàn)研究在長期空間飛行條件下，不同種類的體育鍛煉對(duì)航天員身體和生理健康狀態(tài)的影響與機(jī)制；Sarcolab實(shí)驗(yàn)研究長期飛行狀態(tài)下航天員做出規(guī)定或受限收縮動(dòng)作時(shí)肌肉肌腱和神經(jīng)肌肉之間的關(guān)系。

55項(xiàng)人體研究實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開展，如航天員參與長期開展的“綜合阻抗和有氧訓(xùn)練研究”實(shí)驗(yàn)，探索利用高強(qiáng)度、低運(yùn)動(dòng)量的訓(xùn)練來維持航天員的肌肉、骨骼和心血管健康，更好了解微重力對(duì)人體的影響。

3.3 生物學(xué)與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)

生物學(xué)與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)共計(jì)66項(xiàng)，其中新實(shí)驗(yàn)為38項(xiàng)，NASA、Roscosmos和ESA分別支持開展了34項(xiàng)、3項(xiàng)和1項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、動(dòng)物生物學(xué)、植物生物學(xué)研究方向的新實(shí)驗(yàn)較多，下面介紹部分新實(shí)驗(yàn)。

NASA支持開展的“嚙齒類動(dòng)物研究”系列研究開展了3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)：“組織再生-骨缺損”實(shí)驗(yàn)旨在了解受重力影響的傷口愈合機(jī)制；“NELL-1系統(tǒng)治療骨質(zhì)疏松癥”實(shí)驗(yàn)測試一種可以修復(fù)骨骼并減緩骨質(zhì)流失的新藥；“空間環(huán)境對(duì)頭部、頸部、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)以及眼部血液和淋巴管的影響”實(shí)驗(yàn)研究微重力對(duì)嚙齒動(dòng)物血液、淋巴管、肌肉和骨骼的影響，以及液壓對(duì)眼部和頭部的影響?！翱臻g科學(xué)促進(jìn)中心-蛋白質(zhì)晶體生長”系列研究開展了2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，分別研究乙酰膽堿酯酶和LRRK2晶體的生長。此外，新實(shí)驗(yàn)“心肌細(xì)胞生物制造的成熟研究”旨在研究三維生物打印的心臟和血管細(xì)胞在微重力環(huán)境下的生長和發(fā)育；“微重力下干細(xì)胞擴(kuò)增”利用國際空間站平臺(tái)培育人體干細(xì)胞用于臨床試驗(yàn)并評(píng)估其治療效果；“微生物跟蹤-2-國際空間站致病性病毒、細(xì)菌和真菌的微生物觀測”將記錄和表征國際空間站上潛在的致病微生物，分析樣本微生物含量之間的關(guān)系以及潛在的健康影響。

此外，還有一項(xiàng)中國實(shí)驗(yàn)“納米機(jī)架-北京理工大學(xué)-1-空間環(huán)境下在PCR反應(yīng)中DNA錯(cuò)配規(guī)律研究”采用美國納米機(jī)架公司提供的小型機(jī)架在國際空間站上開展，實(shí)驗(yàn)旨在研究空間輻射及微重力環(huán)境對(duì)抗體編碼基因的突變影響，在一個(gè)月的空間飛行后機(jī)架被順利送返回地球。

Roscosmos支持開展的3項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)是：RR實(shí)驗(yàn)旨在理解空間飛行中與組織再生／恢復(fù)相關(guān)的生物和分子過程的特性，在空間飛行條件下評(píng)估某些骨誘導(dǎo)劑的療效；Mikrovir實(shí)驗(yàn)研究空間飛行對(duì)噬菌體溶菌速度的影響；Probiovit實(shí)驗(yàn)旨在開發(fā)可在國際空間站上制作益生菌發(fā)酵乳的便利技術(shù)。

ESA支持開展的新實(shí)驗(yàn)“幼苗生長-3”利用擬南芥研究重力對(duì)植物感光的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的影響，以及在微重力環(huán)境下細(xì)胞生長和增殖對(duì)光刺激的響應(yīng)。

28項(xiàng)生物學(xué)與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開展，如航天員利用Veggie蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)載荷生長了多種綠葉蔬菜，了解植物對(duì)微重力的響應(yīng)，并改進(jìn)蔬菜培育技術(shù)，從而為長期空間飛行提供新鮮食物。2017年開展的“蔬菜硬件-03”實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了在空間中同時(shí)生長多種綠葉蔬菜，航天員品嘗了部分蔬菜，其余的送回地面進(jìn)一步研究。

3.4 物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)

物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)共計(jì)50項(xiàng)，其中新實(shí)驗(yàn)為20項(xiàng)，ESA、NASA和Roscosmos分別資助了11項(xiàng)、8項(xiàng)和1項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，材料科學(xué)和流體物理研究方向的新實(shí)驗(yàn)較多，下面介紹部分新實(shí)驗(yàn)。

ESA支持開展了10項(xiàng)利用電磁懸浮爐的新實(shí)驗(yàn)?！半姶艖腋t連鑄鋼的激冷”實(shí)驗(yàn)研究模擬連鑄產(chǎn)品表面凝固的冷卻工業(yè)合金鋼的表面形態(tài)，并分析獲得的微結(jié)構(gòu)；“銅合金的過冷和分層”實(shí)驗(yàn)研究在地面上難以混溶的銅鈷合金樣品的表面張力和界面張力；“呈現(xiàn)二十面體短程有序的過冷液態(tài)鈦鋯鎳的熱物理性能和凝固行為”實(shí)驗(yàn)研究不同組成的過冷液態(tài)鈦鋯鎳的熱物理特性，并通過研究最大過冷條件下液體的流動(dòng)效應(yīng)來評(píng)估新的成核模型；“過冷熔體中的成核和相選擇現(xiàn)象研究與模擬：應(yīng)用于工業(yè)相關(guān)磁性合金”實(shí)驗(yàn)利用磁懸浮高速相機(jī)觀測鐵、鈷、鎳等磁性合金，研究磁性合金的亞穩(wěn)相形成；“非平衡凝固，工業(yè)合金微結(jié)構(gòu)形成模擬”實(shí)驗(yàn)研究插入液態(tài)鎳鋁合金與鋁銅合金的針棒周圍形成的微觀結(jié)構(gòu)及其生長速度；“電磁對(duì)流下包晶合金的快速凝固”實(shí)驗(yàn)研究熔體對(duì)流對(duì)包晶合金相選擇的影響；“高溫金屬的電阻率測量”實(shí)驗(yàn)將校準(zhǔn)和驗(yàn)證樣品耦合電子器件，并測量鈮鎳合金和鋯鎳合金的電阻率；“微重力下熔融和過冷液態(tài)半導(dǎo)體的熱物理特性”實(shí)驗(yàn)研究液態(tài)硅鍺合金的溫度與熱物理特性之間的關(guān)系；“液態(tài)合金的高精度熱物理特性數(shù)據(jù)用于模擬工業(yè)凝固過程”實(shí)驗(yàn)研究液態(tài)工業(yè)合金的溫度與熱物理特性之間的關(guān)系；“非平衡多次相變：共晶凝固、調(diào)幅分解和玻璃形成”實(shí)驗(yàn)研究逐步過冷下從共晶和枝晶凝固至調(diào)幅分解和玻璃形成的一系列相變過程。

部分NASA支持開展的新實(shí)驗(yàn)包括：“先進(jìn)燃燒微重力實(shí)驗(yàn)”開展5項(xiàng)層流氣體非預(yù)混火焰實(shí)驗(yàn)，旨在提高地面實(shí)際燃燒的燃料效率同時(shí)減少污染，并通過開展材料可燃性創(chuàng)新研究改進(jìn)航天器防火；“碘化銦晶體非接觸生長”實(shí)驗(yàn)采用非接觸方法生長高質(zhì)量碘化銦晶體；“難以潤濕的表面”實(shí)驗(yàn)旨在研究微重力對(duì)藥物原料溶解性的影響，結(jié)果有助于改善藥物遞送，改進(jìn)空間和地面應(yīng)用藥物的設(shè)計(jì)。

Roscosmos支持開展的新實(shí)驗(yàn)“火光”旨在獲取數(shù)據(jù)并建立微重力條件下的碳?xì)淙剂先紵Ｐ停员阍诿荛]艙體內(nèi)建立消防安全系統(tǒng)。

30項(xiàng)物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開展。航天員利用安裝在國際空間站集成燃燒機(jī)架上的多用戶液滴燃燒裝置開展了“冷焰研究”實(shí)驗(yàn)，有助于更好理解微重力下燃料的燃燒。

3.5 教育和文化活動(dòng)

教育類實(shí)驗(yàn)共計(jì)36項(xiàng)，其中21項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)，NASA、CSA和ESA分別資助了18項(xiàng)、2項(xiàng)和1項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，學(xué)生開發(fā)的新實(shí)驗(yàn)最多，下面介紹部分新實(shí)驗(yàn)。

NASA支持開展的新實(shí)驗(yàn)中，13項(xiàng)利用納米機(jī)架開展，研究內(nèi)容涉及動(dòng)植物、蛋白質(zhì)、微生物等生物學(xué)研究，流體、材料等物理學(xué)研究，以及環(huán)境傳感器等技術(shù)類研究等。“空間中的基因”開展了3項(xiàng)系列實(shí)驗(yàn)：“空間中的基因-2”實(shí)驗(yàn)利用聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）和miniPCR系統(tǒng)探究是否可以在空間中增強(qiáng)DNA，從而測量和監(jiān)測空間飛行期間DNA的端粒變化；“空間中的基因-3”實(shí)驗(yàn)旨在驗(yàn)證是否可以在微重力環(huán)境下使用地面常規(guī)方法進(jìn)行DNA擴(kuò)增和樣本制備；“空間中的基因-4”實(shí)驗(yàn)利用秀麗隱桿線蟲和小型化DNA檢定系統(tǒng)檢測空間高輻射微重力環(huán)境下熱休克蛋白的基因表達(dá)。在2017年底，“空間中的基因-3”實(shí)驗(yàn)首次在國際空間站完成了從微生物樣品制備到基因測序的完整微生物鑒定流程，能夠?qū)崟r(shí)鑒定國際空間站上的微生物而無需將其帶回地面進(jìn)行鑒定，將革命性地改變空間探索過程中的微生物學(xué)研究。在空間中鑒定微生物的能力有助于實(shí)時(shí)診斷和治療航天員的疾病，并有助于鑒定其他行星上包含DNA的生命，同時(shí)國際空間站上的其他實(shí)驗(yàn)也將受益。

CSA支持開展的新實(shí)驗(yàn)包括：“音樂與空間”通過在國際空間站上播放音樂提高公眾關(guān)注度；“西紅柿-5”實(shí)驗(yàn)對(duì)經(jīng)歷過國際空間站環(huán)境的和地面上普通的西紅柿種子開展對(duì)比種植研究?！拔骷t柿”系列實(shí)驗(yàn)為美國和加拿大的數(shù)百萬學(xué)生提供了親身參與空間科學(xué)研究的機(jī)會(huì)，也有助于相關(guān)深空任務(wù)研究，并能激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛。

ESA支持開展的新實(shí)驗(yàn)利用兩臺(tái)AstroPi電腦測量國際空間站內(nèi)部環(huán)境，探測空間站移動(dòng)狀態(tài)和地球磁場。

15項(xiàng)教育實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。在“國際空間站上的業(yè)余無線電”教育和推廣計(jì)劃下，航天員與地面上的業(yè)余無線電愛好者開展對(duì)話，使學(xué)生和民眾更好地了解國際空間站上的生活?！巴轿恢帽３?、軌道預(yù)定、再定向?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星-零-機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)由學(xué)生們?yōu)樵撔l(wèi)星編程并開展競賽，促進(jìn)教育。

3.6 地球與空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)

地球與空間科學(xué)領(lǐng)域共開展了31項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其中11項(xiàng)為新實(shí)驗(yàn)，NASA和Roscosmos分別資助了9項(xiàng)和2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)，研究方向涉及天體物理學(xué)、對(duì)地觀測、太陽物理學(xué)和日球?qū)游锢韺W(xué)，下面介紹部分新實(shí)驗(yàn)。

NASA支持開展的“平流層氣溶膠和氣體實(shí)驗(yàn)-III”于2017年2月運(yùn)抵國際空間站，旨在通過對(duì)地球臭氧層、其他氣體、氣溶膠和大氣中的微小顆粒進(jìn)行長期測量，幫助人類了解和保護(hù)地球大氣層；“中子星內(nèi)部構(gòu)成探測器”于2017年6月運(yùn)抵國際空間站，旨在開展中子星測量，檢驗(yàn)中子星內(nèi)部物理學(xué)相關(guān)理論和模型，并測試X射線授時(shí)和導(dǎo)航技術(shù)；“國際空間站宇宙線能量和質(zhì)量”實(shí)驗(yàn)于2017年8月運(yùn)抵國際空間站，旨在測量高能粒子，研究宇宙線的起源及歷史，深入了解宇宙基本結(jié)構(gòu)。

美國國防部通過NASA開展了2項(xiàng)“空間測試計(jì)劃”系列新實(shí)驗(yàn)：“法布里-珀羅甲烷光譜儀”實(shí)驗(yàn)旨在驗(yàn)證開發(fā)、建造和運(yùn)行一種新型天基甲烷測量儀器，有助于解決甲烷分布、通量和趨勢(shì)等關(guān)鍵科學(xué)問題；“閃電成像傳感器”實(shí)驗(yàn)旨在測量閃電的數(shù)量、速度和能量，提高對(duì)閃電及其與天氣的關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

Roscosmos支持開展的2項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)是：“場景”利用國際空間站上的遙感設(shè)備記錄地球上的災(zāi)害現(xiàn)象，并根據(jù)觀查結(jié)果開發(fā)評(píng)估地球?yàn)?zāi)害、潛在危險(xiǎn)及環(huán)境問題的方法；“晨昏線”研究中層大氣上部和熱層底部的大氣分層結(jié)構(gòu)。

此外，“阿爾法磁譜儀-02”、“量能器型電子望遠(yuǎn)鏡”、“沿海海洋超光譜成像儀”等20項(xiàng)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開展?！皬膰H空間站測量氣旋強(qiáng)度”實(shí)驗(yàn)開展的天基風(fēng)暴研究，利用自動(dòng)相機(jī)從國際空間站上進(jìn)行拍攝，測量風(fēng)暴中心旋眼外的云頂高度，并通過結(jié)合其他數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了可精確、實(shí)時(shí)測量強(qiáng)烈的熱帶氣旋強(qiáng)度的新技術(shù)。

4 結(jié)論

作為迄今最大型的空間科研與應(yīng)用平臺(tái)，國際空間站正在充分發(fā)揮其重要價(jià)值。本文通過對(duì)國際空間站2016年9月至2017年9月開展的第49～52次長期考察任務(wù)科研應(yīng)用活動(dòng)的回溯，得出以下結(jié)論。

1）當(dāng)前，國際空間站科研與應(yīng)用活動(dòng)非?；钴S，實(shí)驗(yàn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，新實(shí)驗(yàn)比例較高，科研應(yīng)用成果亮點(diǎn)紛呈。自2015年起，國際空間站每年的4次長期考察任務(wù)都開展了超過300項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。在第49～52次長期考察任務(wù)中，6大研究領(lǐng)域共計(jì)開展了349項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其中新實(shí)驗(yàn)為149項(xiàng)，占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的43%。大規(guī)模的科研與應(yīng)用活動(dòng)已經(jīng)產(chǎn)生各類成果。據(jù)NASA統(tǒng)計(jì)，截至2017年9月，國際空間站科研與應(yīng)用活動(dòng)已經(jīng)產(chǎn)生1455篇期刊論文和426篇會(huì)議論文［3］?！爱吀窳_可擴(kuò)展活動(dòng)艙”性能成功獲得驗(yàn)證、對(duì)冷焰燃燒現(xiàn)象開展深入研究、驗(yàn)證在空間中鑒定微生物的可行性并建立完整流程、在空間遠(yuǎn)程操控地面機(jī)器人、在空間生長多種綠葉蔬菜、優(yōu)化航天員在軌鍛煉方法等都是2017年極具代表性的科研與應(yīng)用工作和成果。

2）各國航天局各有側(cè)重的研究領(lǐng)域，NASA支持開展的實(shí)驗(yàn)數(shù)量最多。在第49～52次長期考察任務(wù)開展的全部349項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，NASA實(shí)驗(yàn)達(dá)195項(xiàng)，占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的56%，其中以技術(shù)開發(fā)、生物實(shí)驗(yàn)為最多。NASA支持開展的新實(shí)驗(yàn)共計(jì)114項(xiàng)，占NASA實(shí)驗(yàn)總數(shù)的58%，占全部新實(shí)驗(yàn)數(shù)（149項(xiàng)）的 77%。除 NASA外，Roscosmos、ESA、JAXA、CSA支持開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)數(shù)依次遞減。Roscosmos在人體研究、生物、技術(shù)開發(fā)，ESA在人體研究、物理科學(xué)、技術(shù)開發(fā)，JAXA在物理科學(xué)、人體研究、生物，以及CSA在人體研究方面支持開展的實(shí)驗(yàn)數(shù)相對(duì)較多。

目前各國均已承諾將支持國際空間站至少運(yùn)行至2024年，關(guān)于2024年后的規(guī)劃也在加緊醞釀中。在2017年9月召開的第68屆國際宇航大會(huì)上，NASA代理局長表示正在與各方合作伙伴探討在2024年后繼續(xù)運(yùn)營國際空間站的可能性，JAXA局長稱現(xiàn)階段應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如何充分利用國際空間站，以獲取更大收益。2017年9月，國際空間站美國艙段首次實(shí)現(xiàn)4人駐站，使航天員有更多時(shí)間開展科研活動(dòng)?？梢灶A(yù)見，各國還將繼續(xù)加強(qiáng)國際空間站上的科研應(yīng)用活動(dòng)。