空间站还有多少年寿命?

国际空间站昨天刚庆祝了其15周年纪念。它能再坚持15年吗?
Construction Continues
2006年,STS-116任务的宇航员安装了空间站主骨架的一部分。NASA

在电影《火星救援》中,一名滞留的宇航员在NASA最初设计只能维持30天的栖息地中生存了数年。这部电影是虚构的,但其前提并非离现实遥远:NASA设计的许多设备最终都远远超过了其原定的使用寿命——从火星探测器到开普勒太空望远镜

从1998年到2011年,五个不同的航天机构组装了迄今为止在太空中建造的最大结构。起初,NASA认为国际空间站能运行到2015年。如今已是2015年,空间站刚刚度过了它的15周年纪念。对于一位“老人”来说,它保养得相当不错。它能再坚持15年吗?

在过去的几年里,国际空间站的预期寿命已延长至2020年,然后是2024年。这给了我们另外9年的时间在微重力环境下进行有趣的科学实验,测试商业航天器以及有助于我们前往火星的各类技术。但NASA或许还能从这个太空栖息地榨取更多年的使用寿命。

2024年以后还能继续使用吗?

国际空间站的主要承包商波音公司(Boeing)目前正在进行一项可行性研究,以确定该空间站是否能支撑到2028年。

国际空间站绕地球运行时,一侧被太阳炙烤,另一侧则处于黑暗的寒冷中。这些极端温度会导致其材料膨胀和收缩,从而造成磨损。波音公司国际空间站项目工程维护总监布拉德·科斯兰(Brad Cothran)表示,航天器的对接和脱离也会造成机械应力。

尽管如此,空间站很有可能能坚持到2028年。“目前我们没有看到任何‘大问题’,”科斯兰告诉《Popular Science》杂志,但他补充说:“有些事情是我们需要解决的。”

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薄弱环节

随着国际空间站上不断增加新的科学实验,空间站的太阳能电池板需要收集比以往更多的能量。不幸的是,它们在太空中运行了15年后,看起来有些疲惫。太空辐射会使太阳能电池上的透明玻璃变黑,阻挡部分阳光进入,偶尔还有微小的太空碎片会损坏一串太阳能电池。

空间站刚建成时,其太阳能阵列能产生220千瓦的电力。波音公司预测,到2028年,它们只能产生160千瓦的电力。

“我们认为我们可以坚持到2028年,”科斯兰说,“但这确实是我们必须解决的问题。”

即使太阳能电池板报废,也不一定意味着国际空间站的终结。波音公司有一个想法,可以在旧电池板上覆盖新的、更高效的电池,以备不时之需。

“目前我们没有看到任何‘大问题’。”

此外,还有普遍存在的技术过时问题。

“电脑已经有些过时了,”NASA公共事务官员丹尼尔·休特(Daniel Huot)说。“很多人嘲笑我们还在使用Windows XP。但他也补充说,宇航员通常交互的电子设备会定期更新。”

国际空间站的网络连接也可能成为未来的一个问题。

“空间站的主要目标是进行科学研究,但如果看看今天的实验——与15年前相比,以及与未来15年相比——都需要更多的数据传回地面,”科斯兰说。“我们需要更大的带宽。”

宇航员们曾提到国际空间站的网速相对较慢。波音公司正在努力提升网速,并将继续努力跟上技术发展的步伐。

“我们需要更大的带宽。”

但这些都是相对容易修复或更换的小问题。事实上,科斯兰表示,唯一真正会使国际空间站无法居住的情况是,如果空间站的船体有破裂的危险,将宇航员暴露在致命的、冰冷的太空真空中。但到目前为止,一切安好。

“到2028年,空间站的第一批部件将有30年的历史了,”休特说。“[波音公司]只需要进行分析,他们很有可能得出结论,可以继续使用更长时间。这并非不可能。”

科斯兰也表示同意。“目前,我看不出任何理由说明它不能在2028年后继续运行。”

International Space Station
美国国家航空航天局 (NASA)

通往火星的跳板

科斯兰表示,在国际空间站15年的运行中,最大的挑战是维护可再生生命支持系统。这些系统负责回收水、为宇航员提供呼吸所需的氧气,以及净化空气中的二氧化碳。这些关键系统已经经历了多代技术的更新,正是基于这些学习经验,科斯兰认为载人火星任务实际上有可能实现往返。

国际空间站很可能会继续成为通往火星的重要跳板。宇航员在火星上生存可能需要的生命支持系统、潜在的栖息地和其他设备可以在国际空间站上进行测试。之后,这些设备可能会在月球上或月球轨道上进行测试,然后再前往火星。

另一方面,NASA的预算有限,维护空间站的成本约为每年35亿美元。这是一笔巨款,本可以用于资助其他科学任务——包括投资能够将人类送往火星的技术。

如果NASA决定在2024年后不再维持国际空间站的运行,空间站将在可控的轨迹下,以熊熊燃烧的姿态坠入地球大气层,最终溅落在海洋中。

“我希望在我有生之年不要发生这种事,”科斯兰说。

 

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