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国际空间站价值1000亿美元吗?

2010年2月10日午夜后,奋进号航天飞机上的一名宇航员在STS-130任务中停靠前拍摄了这张照片,照片中,国际空间站的阳光闪烁,地球的蓝色边缘提供了一个引人注目的背景。

要求国际空间站证明其存在是一项艰巨的任务。美国国家航空航天局估计,自1994年以来,该空间站已经花费了美国纳税人500亿美元,总体而言,所有成员国都将其价格定为1000亿美元。

从长远来看,日内瓦附近的大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器,总价值90亿美元,是一个相对便宜的项目,即使是它的贡献也可能过于抽象,无法吸引大多数人的注意力。

然而,至少它的研究目标——它旨在发现新的基本粒子,这将彻底改变我们对物质和宇宙性质的理解——是大多数科学家都能实现的。

现在,在美国国家航空航天局庆祝宇航员在空间站生活10周年之际——随着建设基本完成,问题仍然存在——国际空间站真的会有科学的回报吗?”

哈勃太空望远镜前高级项目科学家David Leckrone告诉太空网:“我认为是时候开始展示空间站的真正能力了。”

尽管空间站向美国国家航空航天局及其合作伙伴传授了许多关于在太空中维持人类生存的科学和工程知识,但批评者指责该前哨基地在基础科学方面没有取得足够的进步,包括生物学、化学和物理学,这可能会影响地面上的生命。

投资回报率

美国国家航空航天局已经证明,太空可以成为研究的沃土。哈勃望远镜通过比以往任何仪器都更深入地观察太空,彻底改变了天文学。

但建造望远镜的回报从一开始就很明显——将望远镜从地球大气层的扭曲影响中解放出来,必然会产生更清晰的图像。

航天局认为,空间站提供的失重环境提供了一种独特的方式来揭示隐藏在地球上的细胞生长和化学过程。但一些评论家并不认为零重力实验室能满足关键的科学需求。

布兰迪斯大学的生物化学家Gregory Petsko说,他所听到的关于空间站的唯一基本科学依据是,蛋白质分子在太空微重力下形成的晶体比在地球上形成的晶体更好。研究人员将蛋白质结晶,以确定其精确的三维结构,这有助于生物学家了解这些蛋白质的功能。

他说,就投资回报率而言,最好的情况是使用太空生长的晶体来设计一种通过精确靶向其中一种蛋白质而起作用的重磅药物。

Petsko告诉太空网:“我还没有看到任何真正重要的结构绝对需要空间站来生长晶体,而且有很多结构。”

Petkso说,即使该空间站确实产生了重要的新晶体结构,每个结构的成本也将是天文数字。“如果我们假设空间站2%的成本已经用于这类科学,那么到目前为止,这是10亿美元,几乎没有或根本没有证据。”

他说,如果有这么多钱,美国国家航空航天局本可以资助1000名科学家在地球上工作五年。

Petsko说:“你真的认为这会产生比空间站更少的重要科学发现吗?”。

时间会证明一切

美国国家航空航天局国际空间站副项目科学家Tara Ruttley自然表示,她对事情的看法不同。她说:“我认为那些唱反调的人没有给我们机会——没有给我们足够的时间来展示我们的能力。”

组装空间站的任务一直阻碍着完成许多科学工作。

2010年2月,奋进号航天飞机交付了空间站的最后两个主要房间,基本完成了组装过程。自2009年3月以来,空间站已经有6名机组人员就位,而此前一次只有两三名机组人员。

拉特利说:“我们现在正在扭转这条道路,以便能够在我们的科学上全力以赴。”“过去,我们不得不在组装时安装它。我们没有可用的设施,工作人员总是很忙。”

即便如此,拉特利指出了一些成功,例如一个正在进行的项目,将致病细菌空运到空间站,以便在微重力条件下观察它们的行为。

2008年,美国国家航空航天局的科学家报告说,沙门氏菌在太空中的传染性更强。一家名为Astrogenetix的公司正在根据这一发现开发沙门氏菌疫苗。

尽管细菌生长在航天飞机上,而不是空间站上,拉特利说,该项目的前几个阶段确实需要空间站。

最近的其他项目专注于零重力下的热传递效率,Ruttley表示,这可能有助于为未来的太空任务设计冷却系统。

在过去十年中,空间站总共进行了400多项科学实验,涉及生物学、人类生理学、物理和材料科学以及地球和空间科学等领域。

克服障碍

充分利用空间站进行科学研究可能会遇到重大障碍。

2009年政府问责局的一份报告指出,计划于2011年退役的航天飞机将限制发射能力,增加空间站研究的成本。

还有一个事实是,科学设备在太空中的表现并不总是像在地面上那样。

“科学支架和所有科学设备肯定容易出现故障或启动异常,”宇航员丹尼尔·塔尼说,他在2007年至2008年间曾是空间站远征16号机组人员的一员。

他说:“我们对科学仪器的维护可能和对空间站本身的维护一样多。”“不幸的是,这确实占用了分配给科学的时间。”

当然,空间站宇航员本身就是研究设备。让宇航员长期居住在国际空间站上,可以对长期失重对人体的影响进行前所未有的研究,如果美国国家航空航天局或其他航天机构执行火星任务,这将是最令人担忧的问题。

长期失重的主要影响之一是骨密度的下降。科学家们表示,研究这种影响不仅会对宇航员产生影响,还会对地球上的骨质疏松症治疗产生影响。

5月,美国国家航空航天局的研究人员报告称,吃鱼最多的宇航员保留了最多的骨量,这表明在鱼类中发现的ω-3脂肪酸可能有助于避免太空或地球上的骨质流失。同样,美国国家航空航天局正在测试一种名为双磷酸盐的药物的效果,看看它们是否对宇航员有益。双磷酸盐有助于防止身体吸收骨骼。

切换焦点

2003年哥伦比亚号事故发生后,美国国家航空航天局将其工作重心转向了更注重探索的领域。第二年,该机构通过了乔治·W·布什总统的太空探索愿景,旨在让人类重返月球和火星。

作为此次任务的一部分,航天飞机将在2010年前逐步淘汰,尽管美国国家航空航天局已将这一日期推迟到2011年。国际空间站将于2016年获准重新进入地球大气层。

前哈勃首席科学家Leckrone说:“我认为,在哥伦比亚号航天飞机事故后,当航天飞机计划受到质疑时,美国国家航空航天局失去了对空间站使用的愿景。”“我认为让它死掉是犯罪行为。”

幸运的是,对于空间站爱好者来说,奥巴马总统最近签署成为法律的一项法案将国际空间站的寿命延长至2020年,并取消了太空探索愿景的月球任务,目标是在2025年前前往小行星。

2005年,当国会将该前哨基地指定为美国国家实验室,并开放其美国科学设施供非美国国家航空航天局的研究人员使用时,对该空间站的研究得到了推动。

为了帮助指导空间站的研究向前发展,Leckrone主张在美国国家航空航天局内部成立一个半自治组织,负责征求和选择科学提案,就像该机构对哈勃所做的那样。他说:“我认为这个空间站可能在科学上非常有价值。”“它只是还没有证明自己的实力。”

Tani说,一种选择可能是使用空间站进行模拟火星任务。他说:“我们真的在努力找出如何在太空中最好地使用这个实验室,有一些非常非常有趣的想法。”

Leckrone有自己的梦想项目。

他想在空间站附近的轨道上,在一个类似的高倾角轨道上,放置一台新的望远镜,这台望远镜既适合搜索宜居的系外行星,也可以接受空间站宇航员的持续升级和维护。

实际上,空间站工作人员将充当这种望远镜的车库机械师。

“如果人们开始创造性地思考,”Leckrone说,“你可以在电视台上想出很多事情要做。”


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