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别了,国际空间站!一个时代的终结:俄罗斯宣布将退出国际空间站

100 一个时代的终结

7月底,俄罗斯宣布将在2024年后退出国际空间站,并将建设自己的空间站,这标志着一个时代的结束。国际空间站由16国共同建造和使用,110国曾参与合作研究。今年一月,美国刚把空间站的任务时间表延长至2030年,而俄罗斯的退出让人对空间站能否继续运作到2030年产生了莫大的疑问,国际太空合作的格局也将发生巨大的变化。

“别了,国际空间站”

国际空间站里准备就绪的宇航服

“别了,国际空间站”,俄罗斯航天专家莫伊谢耶夫认为,俄罗斯退出国际空间从技术上看是合理的。

他说:“目前,国际空间站存在很多问题,一些舱段甚至有裂缝。由于设备老化,国际空间站上的科学活动十分有限,宇航员主要精力用于维护空间站的正常运行。现在没人能真正说清空间站在做什么。”

俄方的看法是:国际空间站位于近地轨道,如果完全没有人为干预的话,可能会跌出轨道。而俄罗斯主要负责的任务就是维持国际空间站的轨道高度,否则空间站将进入大气层燃烧。俄罗斯定期为空间站提升高度,这是一项棘手的工作,要花费宇航员大量精力和俄宝贵的航天资金。

的确,国际空间站的大量工作都是由俄罗斯来完成的,一旦俄退出国际空间站,肯定会给空间站的运作带来很大麻烦。但从技术上来看,美国不依靠俄罗斯也可以维持国际空间站的运作,只是付出的成本要大得多。

国际空间站

20多年前,两个昔日冷战对手合作建造了国际空间站,曾被誉为“为人类造福的后冷战合作典范”,而如今这一国际合作项目即将落幕。俄罗斯退出这一与西方合作最后标志性项目,代表着人类共同合作进行太空科学研究的时代结束了,可能还预示着新一轮太空军备竞赛的到来。

俄罗斯的新太空站 ROSS 模型

其实,俄罗斯退出国际空间站是早有计划的,名为俄罗斯轨道服务站的新空间站早就设计好了,简称ROSS。ROSS空间站的核心模块将于2026年发射升空,整个新空间站的建设分两阶段,预计要到2035年前后完成。

所以,在2030年之后,我们的头顶上仍然会有空间站,除了中国的天宫空间站,还会有俄罗斯的ROSS空间站。但代表全球航天合作的国际空间站将不复存在了。

千亿美元花得值吗?

国际空间站可容纳七名宇航员

时速27576公里,每92分钟绕地球一圈,耗费上千亿美元的国际空间站是人类走向更遥远太空的前哨。迄今为止,已有近110个国家参与了在国际空间站上进行的低重力研究和实验。

从1998年11月15日国际空间站的第一个组件曙光号功能货舱进入预定轨道,国际空间站第一个十年是建设的十年。

而第二个十年从初步的研究转向完全使用的轨道实验室。

现在已经进入了出成果的第三个十年。也就是说,接下来的几年正是收获丰硕成果的阶段。

因此,即使俄罗斯退出国际空间站,美国及其它国家也会继续下去,虽然要面对很多困难,付出更大的代价。

大致盘点一下国际空间站的太空科研合作,有哪些突破性的发现:

新一代医疗扫描技术

新CT扫描技术的人手扫描图

NASA 的NICER 望远镜,原本是帮助解开我们宇宙的奥秘,设计用来研究中子星的引力、电磁和核物理环境。而 NICER 望远镜背后的团队创造出一种可以快速打开和关闭的X射线源,并申请了专利。而这一技术恰好是神经放射学家在寻求改进CT扫描时所需要的。

传统的CT机体积大、重量大、耗电大,难以在资源有限的环境中部署。马萨诸塞州总医院和 NICER 团队合作创建了一个由这些小型新调制X射线源组成的固定环,可以安装在患者周围。

这种技术可以减少患者受到的辐射量,即使在较低的辐射水平下也能获得更好的图像质量。限制辐射暴露对现在地球上的患者很有帮助,也可能对未来前往火星的宇航员有帮助。该设备已获得专利,目前正在将其从原型发展为可测试设备。

‍开发新药

杜氏肌营养不良症 DMD,是一种无法治愈的遗传疾病。国际空间站对一种与 DMD 相关的蛋白质晶体结构进行的研究,为可能抑制它的化合物提供了线索。

日本筑波大学的一位教授利用这些研究线索设计了几种有前途的化合物,其中包括 TAS-205。

2015年的一项研究验证了 TAS-205 用于人类的安全性,并于2017年发表了一项针对人类患者的小型临床试验。

研究小组估计,这种药物可能会使 DMD 的进展减慢一半,有可能使许多患者的寿命延长一倍。

用于动物的人造血

空间站微重力实验室,蛋白质晶体

日本宇宙航空研究开发机构在微重力条件下结晶蛋白质的其他工作也激发了人造动物白蛋白的开发。白蛋白是血液中含量最多的蛋白质,但在地球上难以结晶。

在空间站的微重力环境下研究猫和狗的白蛋白结晶,可以更好地了解这些蛋白质的结构以及它们是如何形成的。动物医院的兽医在提供输血治疗方面遇到的最大麻烦,是没有大量的动物血液储备。这项研究在兽医学上有很大应用前景。

汽车工厂‍机械臂技术

空间站机器人 Robonaut 引导出工业强度机器人手套的开发。NASA 和通用汽车开发了 Robonaut 原型并在空间站上对其进行了测试,和宇航员一起成功地执行了简单的任务。之后,该团队将 Robonaut 手的部分重新配置为可穿戴设备,可以用来帮助宇航员和汽车工人避免手部疲劳和受伤。

城市降温和跟踪用水

地球观测有效载荷套件

来自 NASA ECOSTRESS 有效载荷的数据已经有很多应用。ECOSTRESS 测量温度的细微变化以识别植物压力。这些相同的测量值可用于识别极端高温,例如由火灾或熔岩流产生的高温,并研究城市中暖水流和热浪的运动。

ECOSTRESS 数据已被用于减少城市表面吸收的热量、更好地分配水、降低森林火灾风险、测量植物压力、寻找地热能源、追踪蚊子以及帮助农民有效地浇灌田地。

例如,Cool Streets LA 研究人员研究可以减少城市热量的不同材料,使用来自 ECOSTRESS 的数据来了解社区的表面热量在应用涂料时如何变化。他们发现一层薄薄的灰色涂层可以使沥青路面像混凝土路面一样反射太阳,从而将周围的温度降低。

地球上的超声波程序

对于大城市的人们来说,医院设备齐全,快速准确的医学成像并不是什么大问题。但在偏远地区,能不能用上这项技术可能意味着生与死的区别。

为了国际空间站上的宇航员的健康,机组人员接受了培训,通过微重力高级诊断超声 ADUM 研究使用小型超声装置检查其他机组人员。ADUM 团队与专注于关键超声的世界互动网络 WINFOCUS 合作,采用为空间站宇航员开发的技术,并通过开发用于在远程专家指导和培训下快速执行复杂程序的协议,将其用于地球上的偏远地区。

使用 ADUM 方法,WINFOCUS 已在60多个国家/地区培训了超过45000名医生和医生推广员。更多的患者可以获得优质及时的诊断护理,使医疗保健系统更加高效。

空气过滤技术应用于抗击新冠

NASA宇航员观察大豆植物生长实验

利用 NASA 的高级天体培养 ADVASC 系统,空间站工作人员成功培育了两代拟南芥植物,这是一种广为人知且经常用于基础生物学实验的植物。

这个系统提供了对植物生长环境参数的精确控制,包括温度、相对湿度、光照、流体养分输送以及二氧化碳和乙烯浓度。

科学家们将 ADVASC 系统用于地球上的空气净化。该技术最初用于延长杂货店水果和蔬菜的保质期,但后来引起了酿酒师的注意,他们在酒窖中使用它来改善储存条件。

多家公司现在也在空气净化器中使用这项技术,这些技术被证明可有效消除新冠病毒。这些公司在大流行期间生产和分销了许多净化器。一项用于检测空间站污染物的单独技术继续被包含在地球上使用的空气传感器中,以在共享空间中生成“病毒传播风险指数”,让人们知道减少拥挤或采取其他措施来控制风险。

太空中制造人造视网膜

人造视网膜可以为地球上数百万患有视网膜退行性疾病的人恢复视力。在微重力条件下制造人造视网膜,使用一种称为细菌视紫红质的光激活蛋白开发人造的人类视网膜。该蛋白可以替代眼睛中受损感光细胞的功能,这个工艺通过一层又一层地添加薄膜来制造植入物。

微重力可以通过限制地球上发生的粒子的聚集和沉降来提高薄膜的质量和稳定性。

该实验于2021年首次展示了在微重力下制造200层薄膜。这会将微重力环境用于改变医疗和生活的关键一步。

让患者的癌症治疗更简单

ISS 国家实验室赞助的 PCG-5 研究专注于改进药物输送给患者的方式。该研究致力于培育更均匀的单克隆抗体结晶形式 Keytruda,用于治疗多种类型的癌症,包括黑色素瘤和肺癌。

单克隆抗体不易溶于液体。这使得很难制造出一种可以通过在医生办公室注射而不是静脉注射的药物,这需要患者在诊所环境中花费数小时才能接受药物。默克研究实验室的一项研究 PCG-5 生产了高质量的结晶悬浮液,可以使 Keytruda 通过注射给药,使患者和护理人员的治疗更方便,同时还能显著降低成本。

太阳系的微生物DNA测序

空间站生物分子测序仪

科学家们利用国际空间站作为试验室,研究如何在长期任务中保持宇航员的安全和健康。2016年,美国宇航局宇航员凯特鲁宾斯成功地在太空进行了第一次DNA测序,为太空飞行条件下的分子生物学研究打开了大门。该团队使用了一个不比手机大的设备 MinION 测序平台,读取发送到站点进行研究的样本中的核酸碱基。

这项技术可以使科学家们在空间站或未来的探索任务中快速识别病原体,如果太阳系其他行星上的生命与我们所知的地球上的生命具有共同的生物化学特征,那么它甚至可能识别出太阳系其他行星上的生命。在太空中使用该设备还有助于向在地球上偏远地区使用该设备的研究人员提供信息。

监测地球上的热安全

在空间站锻炼期间,核心体温的上升速度比在地球上要快。2009年以来,欧洲航天局的ThermoLab实验一直在研究机组人员的体温调节和心血管适应情况。德国公司 Dräge 为这项研究开发的测量体温的技术已经开始在地球上产生影响。

这些设备部署在许多诊所中,用于监测婴儿保育箱和手术期间的患者,并已用于研究极端高温如何影响肯尼亚和布基纳法索的农民。该设备的其他应用包括监测在极端条件下工作人员的疲劳迹象,包括消防员和战斗机飞行员。

这些只是这二十年来,在国际空间站上进行的 3,300 次实验的一部分成果,空间站的贡献和影响还远不止以上这些。最重要的是,它会激励下一代人。已有超过 25 万名参与者与空间站的机组人员直接联系交流,数十万的学生也通过教育频道与宇航员建立联系,这必然会激励更多的孩子们立志成为科学家和工程师。

在国际空间站上进行的大量研究促进了我们对自己星球的科学认识,改善了人类健康,开发了大量尖端技术。

无论国际空间站未来以何种方式继续发展,都仍将是工程、物理学和外交卓越的缩影,是人类曾经在太空中和平合作发展的见证。

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posted @ 22-10-04 12:36  作者:admin  阅读量:

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