“缝缝补补又三年”，22岁高龄国际空间站的历史渊源

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21年前，2000年10月31日，联盟-U火箭携“联盟TM-31”号载人飞船从哈萨克斯坦拜科努尔发射场升空，11月2日与国际空间站对接，这是国际空间站上的首次长期考察组飞行任务。国际空间站自此开启了长期载人飞行。

1998年11月20日，“曙光”号功能货舱在“质子K”号火箭的携带下升入太空，从此拉开了建造国际空间站的序幕。

国际空间站的建造意义重大，人类不仅可以借此不断积累经验，还可以为将来远征火星甚至更远的宇宙打下基础。虽然国际空间站的第一个组件在1998年发射，但此前的计划筹备阶段不可谓不漫长。

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ISS计划的提出

作为多功能太空研究复合设施，国际空间站是世界上最大型的太空计划。不过，该计划起初并非纯粹的太空研究计划，而是两个超级大国之间为了捍卫各自尊严而展开的角逐。二战结束后，美苏就在太空领域展开了激烈竞争，也使人类太空开发事业急速推进。上世纪50年代，美国太空先驱冯·布劳恩（Wernher von Braun）提出了大型轨道空间站的构想，他设想了一个轮子形状的设施，通过缓慢旋转为数千名居住者提供人工重力。不过，显然这样一个轨道前哨站的构想超出了现有技术。1958年NASA成立后，开始考虑建造规模更小的空间站。

1961年，美国总统约翰·肯尼迪宣布“登月”为国家目标，在NASA实现这一目标之前，空间站计划一直处于次要地位。1969年，美国总统理查德·尼克松委托太空任务小组（STG）评估阿波罗计划后的太空新目标，该小组提出在20世纪70年代中期建立一个绕地球轨道运行的空间站，随后又提出了一个更大规模的太空基地项目。不过，这一雄心勃勃的计划因为美国经济的不景气而被否决。1972年，美国前总统尼克松批准了航天飞机项目。1973年至1974年间，实验空间站“天空实验室”（SkyLab）利用剩余的阿波罗硬件进行了实验性飞行。

上世纪80年代后，开发“永久载人空间站”的构想再次被提出，并逐渐发展为“自由”号空间站计划，也就是国际空间站的前身。1984年，美国时任总统里根在国情咨文中提出了通过国际合作建立可供人类生活的太空基地计划，这也是美国率先在世界上提出建造国际空间站原型的计划。不过，该计划的政治意图非常明显，为的是彰显西方各国的凝聚力和与苏联对抗。该计划规定，各国每年进入太空的航天员人数按出资比例分配。1985年，欧洲11国加入，随后，加拿大、日本和巴西也加入，准备与NASA一道共同开发这一宏伟计划。

但是，计划的进展并不顺利。原因是NASA对空间站的估计过于乐观了，“自由”号空间站的巨额费用让美国不堪重负。1984年，美国总统里根批准空间站计划时预计建成需投资80亿美元，而1985年的双龙骨空间站方案已经膨胀到160亿美元。1987年，NASA提出缩小为单龙骨空间站的方案得到批准，但1990年时，“自由”号空间站的预算已经高涨到370亿美元。1991年美国总审计署发布报告，认为“自由”号空间站研制和30年运行的总费用可能达到1180亿美元。但是，由于欧洲当时出现财政危机、1986年“挑战者”号航天飞机爆炸事故，以及空间站在政治上意义逐渐消失，“自由”号空间站不得不再次缩小规模，建造国际空间站的计划也被暂时搁置。另一方面，尽管苏联在其“和平”号空间站实现了载人考察，但1991年底苏联解体导致国内局势动荡和财政困难，使“和平”号空间站得不到有效维护且日渐老化。

在无法以充足财政来维持费用高昂的航天事业的局面下，美国开始拉拢俄罗斯。当时，美国希望将国际空间站计划与俄罗斯“和平2号”空间站进行整合，而俄罗斯希望借助美国的支持来完成新型“曙光”号空间站的发射。1993年，俄罗斯决定加入美国提出的合作计划。当年年底，美国航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站成功对接，两国开始展开紧密合作。1998年1月29日，来自美国、俄罗斯、欧洲各国、日本、加拿大和巴西等16个合作伙伴国家的代表举行会议并签署了有关空间站合作的最新协议，标志着国际空间站的建设正式“启动”。不过，由于俄罗斯在国际空间站计划中具有非常强的话语权，除了美国航天员外，长期考察的任务主要是由俄罗斯航天员来执行，而欧洲、加拿大、日本和巴西的航天员进入太空和长期考察的人数一直没有增加。

02

艰辛的“筑站”过程

头顶的起重机将10吨重的模块精准而优雅地移动到预定的位置。然后，工作人员开始行动，爬上建筑物，用手动或电动工具将各构造物用螺栓固定——这种景象几乎在任何建筑现场都能看到。但是，国际空间站的建设却是在距离地球250英里（约400公里）的上空——没有空气的宇宙空间。

在组装重达400多吨的国际空间站期间，绕地轨道成了建造场所。自载人飞行开始以来，航天员们进行舱外作业的次数比以往多出2倍以上。在国际空间站组装完成之前，共发射了3种火箭46次，将100多个组装配件送入太空。这些配件或被螺丝固定，或被锁扣固定，或通过导线和导管相互连接在一起，使国际空间站成为一个庞大的整体。

由于组装国际空间站是一项复杂程度难以想象的工作，NASA也预想到在轨道上的建设工作中会遇到无法预料的事态。因此，为了应对这一挑战，技术人员和航天员们从10年前就通过舱外活动，对组装程序进行了细致的练习，如准备工具，试验设备等，积累了丰富的经验。在德克萨斯州休斯顿NASA约翰逊航天中心有一个名为桑尼卡特的中性浮力实验室（Neutral Buoyancy Laboratory，NBL）。该实验室是一个大型水池，里面放置着国际空间站的全尺寸实物模型、有效载荷和巡航车。航天员可以在这里模拟将要执行的舱外活动任务。

为准备正式组装国际空间站，NASA于1996年8月宣布由罗斯和吉姆·纽曼两位航天员作为最先进行舱外活动的组员，执行STS-88次航天飞行任务。1997年6月，NASA又指定5名以上的航天员执行国际空间站的舱外组装任务。至此，最初6次舱外组装任务的组员全部到位，他们中有2年以前就决定下来的，这比通常要早得多。提前定下乘组人员名单，可以让被指定的航天员们有充足的时间来针对组装国际空间站这项复杂而关键的任务进行专门训练。

最初的9次国际空间站组装任务，需要借助航天飞机与空间站对接后才能实施。但之后，航天员们可以通过俄罗斯服务舱完成舱外组装工作。NASA第9次航天飞机组装任务（STS-104），是将“寻求”号联合气闸舱（Quest Joint Airlock）与国际空间站对接后进行的。该气闸舱由两个部分组成，一个部分是从国际空间站到舱外进行组装工作的气密舱，另一部分是器械舱。

从1998年开始到2004年为止，为了进行国际空间站的配件组装、设备安装和研究，NASA共执行了37次航天飞机任务。在此期间，为了组装国际空间站和确保其正常运行，航天员们在约160天里合计进行了约960小时的舱外活动。可见，在1998年至2004年的几年时间里，国际空间站的组装速度相当快，包括欧洲航天局“哥伦布”实验舱和日本“希望”号实验舱在内的舱段数量也不断增加。

建设国际空间站进行舱外活动中时，需使用舱外航天服，美国的舱外航天服也叫“舱外机动装置”（Extravehicular Mobility Unit，EMU），俄罗斯的舱外航天服叫做“奥兰”（俄语为海鹰的意思），两种航天服各有特点。此外，航天飞机的机械臂和国际空间站新装备的机械臂，成为了精确移动大型模块和组件的起重机。同时，它还是一个移动升降台，帮助航天员轻松地由一个工作地点移动至另一个工作地点。航天飞机上加拿大制造的机械臂上，安装了功能更强大的空间视觉系统（Space Vision System，SVS），进行舱外活动的航天员可以通过该系统全景察看国际空间站的情况，即使航天员的视线被机械臂遮住了，也可以非常准确地进行操作。

被称为“空间站远程操纵系统（SSRMS）”、供国际空间站使用的新型机械臂长约16.7米，可以在国际空间站外部灵活移动，范围几乎覆盖了整个国际空间站。另外，加拿大还开发出特殊用途的机械臂。该特殊机械臂由2个小型机械臂组成，安装在主机械臂的最前端，可以进行更为复杂的维护作业。

1998年11月，国际空间站第一个组件——“曙光”号功能货舱在质子火箭的搭载下，从哈萨克斯坦的拜科努尔航天基地发射升空。经过9分48秒飞行，“曙光”号货舱进入预定轨道，14分11秒后，货舱左右两端的太阳能电池板正常打开并开始工作。“曙光”号货舱为长13米、直径3—4米的圆筒形状，重约20吨，担任物资储存库的角色。

1998年12月4日，“团结”号节点舱随美国“奋进”号航天飞机升空。12月6日，“团结”号与“曙光”号对接。“团结”号节点舱是美国为国际空间站建造的第一个组件，也是国际空间站的第二个组件。“团结”号节点舱由一个圆柱形的外壳，6个能便利的与其他舱室连接的通用接驳装置（Common Berthing Mechanism）所组成。其直径为4.57米，长5.47米，设有6个舱门。

2000年7月26日，“星辰”号服务舱连接在“曙光”号功能货舱的后端，成为国际空间站的第3个组成部分。2000年9月11日，执行STS-106任务的航天飞机上的2名航天员，经过6小时14分的舱外作业，最终完成了“星辰”号和“曙光”号的连接。“星辰”号服务舱装备了早期的生活区域、生命维持系统、通讯系统（“星辰”号与空间站之间由1个10Mbps的以太网相连）、电力分配装置、数据处理系统、飞行控制系统和推进系统。

2000年11月2日，俄罗斯“联盟TM-31”号载人飞船与国际空间站成功对接，3名航天员开始执行长期太空在轨飞行任务。此后，国际空间站一直保持正常运行。

03

国际空间站用途的改变

国际空间站服役期间，进行了超过1760次科学实验和研究，范围涵盖生物学、地球宇宙科学、教育和物理学等领域，取得了大量珍贵的科学数据，为人类太空开发事业作出了巨大贡献。按照原计划，国际空间站的服役期限到2016年，但参与开发的各国均同意延期使用至2024年，也有的国家称可以延期至2030年。不过，美国天体物理学家乔纳森·麦克道尔表示，由于美国和俄罗斯舱段已经非常老化，2024年后可能故障频频，无法正常运行，因此延期至2030年不太现实。

鉴于国际空间站服役将满，而且此前特朗普政权已经宣布2024年起不再提供预算，参与各国近年来更多地主张将国际空间站转为民间运营为主，进一步推进国际空间站步入商业用途。2019年6月7日，NASA发表了将国际空间站向民间企业开放的商业利用方针，将国际空间站的使用权转卖给民间企业。美国东部时间2020年11月15日晚7时27分，NASA航天员迈克·霍普金斯（Mike Hopkins）、维克多·吉弗尔（Victor Gever）、香农·沃克（Shannon Walker）以及日本航天员野口聪一一起乘坐长期与NASA展开合作的SpaceX公司研发的载人龙飞船（Crew Dragon），由猎鹰9号火箭从佛罗里达州的肯尼迪太空中心39－A发射台发射后进入国际空间站轨道，并于16日中午11时成功抵达ISS。这标志着由民间企业为主体开发的载人飞船开始正式投入运营，也标志着谁都可以圆梦太空的“太空旅行时代”即将开启。

英雄暮年，国际空间站行将谢幕，但是，人类探索太空的脚步永远都不会停下。

来源：太空梦想