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  • 国际空间站载人运转科幻史

    作者:XT,原文标题《国际空间站载人运转20周年,将来的太空探究栖息地在那里?》,题图来自视觉中国

    人类关于宇宙的观察虽有数千年的汗青,但直到 20 世纪,人类才开发出了进入太空的航空手艺。2000 年,人类初次进入外太空的国际空间站(International Space Station,ISS),也才真正具有了从地球之外反观地球的空间视角。

    2000 年 11 月 2 日,载有美俄三名宇航员的 “同盟 TM-31” 号宇宙飞船与国际空间站中心舱胜利对接。今后,国际空间站正式开启至今长达 20 年的载人遨游飞翔史。

    国际空间站不仅是宇航员们探究宇宙空间的高科技之家,更是一个抱负 “天然试验室”。国际空间站这个奇特的试验室可以许可机组人员举行许多在地球上没法举行的试验,探究改良人类赖以生存的地球生活的科学研讨。

    国际空间站载人运转科幻史插图

    图 | 国际空间站(泉源:Pixabay)

    ISS 不仅支撑人在地球轨道历久驻留,而且该空间还具有大批的试验资本,为研讨人员在微重力环境下展开科学试验研讨供应了试验前提,越发太空医学、地球和太阳研讨以及微重力试验研讨供应了一个奇特的平台。

    20 周年好像并不是一个里程碑,关于在风险的太空环境中运转的庞杂机器而言,国际空间站正靠近老龄化。近年来,它也遇到了几个问题,比方,近来俄罗斯模块 Zvezda 发作了漏气事宜。

    国际空间站的运转史已证实人类可以在太空中生活和事情,但上面的环境怎样?是不是存在着可以要挟常驻机组人员生命康健的微生物或细菌?

    关于将来的载人太空探究使命,相识人们在空间站这个悠远、风险、关闭的环境中该怎样繁衍生息,必定是至关重要的一点,毕竟太空游览并不是那末简朴。

    国际空间站载人运转科幻史插图1

    (泉源:NASA)

    “空间站” 的科幻发源地

    空间站一向被认为是将来太空移民的试验场,然则人类关于载人空间站或卫星的最早构想要追溯到 19 世纪。

    1869 年 10 月至 1870 年 2 月之间,美国作家爱德华・埃弗里特・黑尔(Edward Everett Hale)的科幻小说《砖月》向读者引见了在地球之外生活的主意,个中形貌了一个直径 200 英尺、用砖砌成的砖玉轮,它是船只导航的一个辅佐物,然则在载人的情况下被不测带入地球轨道。

    国际空间站载人运转科幻史插图2

    图 | 因为砖的耐热性,虚拟的 “砖玉轮” 是用砖制作的 (泉源:NASA)

    1923 年 6 月,罗马尼亚火箭前驱 Hermann Oberth 制造了 “空间站” 一词。他在经典著作《飞往星际空间的火箭》(The Rocket into interplanetory)中,想象竖立一个围绕地球轨道运转的平台,该平台将成为实行月球和火星使命的出发点。

    Oberth 的主意得到了奥地利人 Herman Noordung 的承认,Noordung 于 1928 年宣布了一张轨道前哨基地的蓝图,基地由多个模块构成,每一个模块都有其奇特的功用。

    Oberth 和 Noordung 都空想他们的空间站将由大型火箭发射上天,而当时美德等国的火箭研讨正在鼎力大举推动。美国电视连续剧 Tomorrowland 最早向民众展现了对轮状空间站的想象,该轨道平台将包含地球观察站、微重力试验室以及天文台。是实行月球和火星使命的出发点,成为人类探究内部太阳系的基石。

    实在空间站生长轨迹

    1969 年,美国航天局发起竖立一个可包容 100 人的名为 “空间基地” 的空间站。其主意是制作一个平台,用作支撑科学研讨和工业生长的微重力研讨试验室,同时可以作为核动力空间拖船的母港,以便将宇航员从月球的前哨站基地输送过来。

    1971 年 4 月 19 日,苏联发射了人类汗青上第一个真正的太空站 “礼炮一号”,然则在遨游飞翔 5 个多月后,于 1971 年 10 月不幸坠入地球大气层销毁。随后十年,苏联接踵在 “礼炮” 设想中增加了 6 个空间站。

    1973 年,美国发射了第一个太空站 Skylab。随后的一年,Skylab 接待了三名机组人员,终究证实人类不仅可以在太空中生活和事情,而且还可以在大范围的轨道建立中发挥作用。

    1986 年,苏联发射的 “和平号” 空间站是制作的首个中心站,厥后又在其基础上增加了其他模块。直到 1998 年国际空间站发射首批舱体时,“和平号” 空间站仍在轨道上。在 2001 年,“和平号” 被击落,穿过大气层时发作崩溃,舱体上幸存下来的东西极大概终究被埋入太平洋底部 5000 米深的水下。

    国际空间站最初的建立由美国国度航天局、俄罗斯联邦航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研讨开发机构、加拿大国度航天局以及巴西航天局六个国际重要太空机构团结推动,来自环球 25 个太空机构和构造介入研制。

    2000 年 10 月 30 日,“远征一号(Expedition 1)” 搭乘 “同盟号” 火箭发射升空,并与国际空间站对接。美俄三位机组人员成为第一批在轨道哨所历久生活和事情的人,人类多年的太空生活妄想得以完成。

    国际空间站载人运转科幻史插图3

    图 | 完整组装好的国际空间站(泉源:NASA)

    国际空间站现由 16 个模块构成,个中四个俄罗斯的,九个美国的,两个日本的和一个欧洲的。它的大小相当于一个具有五间寝室大小的屋子,上面最多可包容六名机组人员,他们一次可在空间站内寓居六个月。

    微重力环境下的空间顺应进程

    1961 年,前苏联宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)初次在绕地球轨道上航行了一周,证实了人类可以在太空生存。但想要在太空中历久生活面对却难题更多的难题,远比大多数科幻小说或影戏中所显现的要庞杂很多。

    现代的空间站不会自转来供应重力,空间站也没有高低之分。生活在地球上,我们不停感受到重力的牵引力,我们的身材味自动做出回响反映,以在向下牵引的天下中坚持姿态和运动。

    而在微重力环境中,人体不会顺应这些恒定信号。宇航员在抵达空间站今后,往往会须要几天的顺应时刻,以应对身材的希冀与身材的实际觉得之间存在争执,他们天天饮水或洗漱等一样平常运动,都须要提早设想。

    国际空间站载人运转科幻史插图4

    图 | 宇航员 Oleg Kononenko 在 2008 年拍摄的 Zvezda 太空舱照片,背景墙上钉着太空好汉和偶像(泉源:NASA)

    国际空间站的舱内处于微重力状况,在设想之初,考虑到机组人员的事情生活,舱中安装了充任 “重力点” 的东西,包含扶手、带子、夹子、搭扣点等,如许机组人员在运动的时刻就可以借助他们牢固身材不飘走。

    国际空间站在 24 小时内,就会绕地球扭转 16 圈,在如许高速扭转的空间内,想要辨别方向就显得没有那末轻易。在俄罗斯舱内,为了协助宇航员们越发正确地定位方向,面向地球的外表(“向下”)设想成了橄榄绿色,而背向地球的墙壁和外表(“向上”)则设想成了米色。

    不仅云云,颜色在空间站的其他方面也发挥着重要作用,比方颜色关于宇航员心境的重要性,Skylab 就颜色很单调,宇航员以至经由过程盯着用于校准摄像机的彩色卡片,来突破云云单调的气氛。

    在大部分科幻影戏中,空间站往往是科技感实足、清洁整齐的内部环境,而实际中的国际空间站却天差地别。

    2012 年的一篇报导中曾提到,宇航员Scott Kelly 将国际空间站的奇特香气形貌为类似于防腐剂和垃圾的混合物。

    国际空间站内臭气熏天、噪音大,杂乱无章,随处都是零落的皮肤细胞和碎屑,在如许严重的环境中,机组人员以至都没法具有一个好的就寝。研讨发明,在国际空间站普遍存在一种被称为 “放线菌” 的皮肤细菌,这类细菌大概使宇航员发作从食物中毒到皮肤感染等种种疾病。

    国际空间站载人运转科幻史插图5

    图 | 宇航员 Rick Mastracchio 在 2016 年从 “圆顶” 上俯瞰地球(泉源:NASA)

    然则,透过不足看优美,舱内的圆顶模块(Cupola module )供应了一个人类大概在任何地方都没法欣赏到的美景:向下俯视 180 度的地球全景。

    新一代空间站

    国际空间站的运转本钱异常高,仅美国国度航空航天局一年付出的本钱费用就高达 34 亿美圆,许多人对此提出质疑,这么大的付出是不是值得。假如没有更多的贸易投资,国际空间站大概会在 2028 年离开轨道,并坠入海底。

    人类探究太空的脚步前行不止,国际空间站的退役势必催生新一代空间站,届时人类探究太空的栖息地又将在那里?

    由美国国度航空航天局(NASA)指导的深空探究 “Lunar Gateway” 项目,设想在月球轨道上建立一个微型空间站,用作太阳能通讯症结、科学试验室、短时间寓居场合、遨游车以及其他机器人的寄存区,而 Gateway 的建立也预示着下一个阶段的空间站生活极大概会转移到绕月球的轨道上。

    国际空间站载人运转科幻史插图6

    图 | Gateway(泉源:NASA)

    这个被称为 “Gateway” 的深空前哨站是美国 NASA “Artemis” 设想的一个症结要素,Gateway 的建立基于国际空间站,但范围比国际空间站要小,设想在将来十年内送入月球轨道,宇航员可以在上面生活一个月的时刻。

    Lunar Gateway 的一项初步设想有四个可扩大的乘员舱,可认为宇航员们供应越发宽阔的空间,然则对其他空间举行了紧缩设想。

    Gateway 的中心包含一个栖息地模块和一个动力和推动元件,设想在 2023 岁尾一同发射,其他一些部件大概会在今后到场前哨。美国宇航局官员示意,Gateway 将作为载人和不载人的月球外表之旅的中转站。

    Artemis 设想的目的是在 2024 年将两名宇航员输送到月球南极四周,但 NASA 愿望到 2028 年,在月球上和四周竖立一个耐久的、可延续的人类存在。

    Artemis 设想的另一个症结目的是为前去火星的航空使命铺平道路,NASA 愿望在 2030 年代入手下手发射火星。这些最初的遨游飞翔大概会成为火星上的研讨前哨,科学家们可以从这个基地寻觅火星生命的迹象,并举行一系列其他试验。

    参考资料:

    https://theconversation.com/how-to-live-in-space-what-weve-learned-from-20-years-of-the-international-space-station-144851

    https://astronomy.com/news/2020/11/the-international-space-station-serves-as-a-template-for-the-future

    https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-019-0666-x

    https://www.popsci.com/brief-history-space-stations-before-iss/

    https://theconversation.com/space-invasions-what-to-do-when-stuff-falls-from-the-sky-4961

    https://www.space.com/international-space-station-future-off-earth-outposts

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