除了在太空看星星 去國際空間站還能干點啥

日前，美國國家航空航天局(NASA)在商業航天上再次出招，根據其最新公布的國際空間站商業政策文件，將在科學研究的基礎上進一步開放產品制造、生產和廣告等其他商業應用。其中最引人注目的莫過于最早從2020年開始，將開啟私人以游客身份付費到空間站的太空旅游。

未來，要想登上國際空間站是否有錢就可以?除了當“旅館”，國際空間站還能做哪些買賣?NASA為何要在國際空間站念起“生意經”?其未來前景又如何?科技日報記者帶著這些疑問采訪了航天領域的有關專家。

普通人游太空完全有可能

NASA宣稱，游客到國際空間站不僅要支付5800萬美元的“運輸費”，還要承擔每天3.5萬美元的“生活費”，或者每月100萬美元的“包月費”。在大多數人印象里，要想進入太空，首先要有“萬里挑一”的身體素質，才能適應火箭發射過程和太空失重環境。既要健康似超人，又要身價如富豪，太空旅游的客戶是否有點少?

“事實上，只要經過科學訓練，普通人完全有可能進入太空。”全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示，2001到2009年間，俄羅斯曾使用“聯盟號”飛船開展過太空旅游服務，先后將7名太空游客送到國際空間站。這些人有男有女，年齡最大的60歲，都是身體健康的普通人。

龐之浩談到，航天員可以分為四類。一是作為駕駛員的飛行專家，主要從戰斗機飛行員中選拔;二是從事機械臂操作、出艙活動等工作的任務專家，主要從航天工程師中選拔;三是在載人航天器上進行復雜的科學實驗的載荷專家;四是我們常說的太空游客。前兩類是職業航天員，對身體素質要求高，凡是得過哮喘、耳鳴、貧血、骨折、開胸、痛風、皮炎等疾病的均不合格，因為人在太空時，多種環境和工作因素有可能導致舊病復發或誘發新的疾病，他們的訓練時間要達到3到5年。后兩類是非職業航天員，載荷專家一般要訓練兩年半，身體較好的太空游客僅需訓練半年。

所有要上太空的人都必須經過訓練，否則在太空失重環境中無法生活自理。“太空游客要通過訓練掌握在太空中吃、喝、拉、撒、睡等生活技能并克服對失重環境的心理恐懼感。”龐之浩介紹，當然，訓練也會對太空游客的身體素質進行篩選，只是標準相對較低，例如職業航天員要能夠承擔八九個重力加速度的過載，而太空游客可能四五個就行。此外，太空游客也不能有較大外傷及后遺癥，患潛在慢性病、精神神經類疾病更不行。2006年，日本的榎本大輔就因腎結石未能“上天”，將機會讓給了全球首位太空女游客安薩里。

“但是，太空游客的低標準確實也會帶來一些危險。”龐之浩指出，2008年4月，韓國女航天員李素妍在返航過程中遭遇飛船故障，以“彈道式”軌跡著陸，過載達到10個重力加速度。未經過高標準訓練的太空游客一旦遭遇這種場景后果難以預料。

依托空間站開發多種商業項目

空間站上可能開展的商業應用，遠遠不止接待太空游客那么簡單。首先，在依托空間站進行各種科學實驗是人們最容易想到的商業應用之一。2018和2019年，我國已兩次向全球征集空間站科學實驗和技術試驗項目。

龐之浩告訴記者，在國際空間站中可以開展醫學、生物、材料、物理、太空技術等多個領域的科學實驗。比如可以利用空間站中的微重力環境實施“特殊”的材料實驗，也可通過觀察蜘蛛在空間站的“吐絲”情況研究微重力對生物的影響。另外，國際空間站曾開展“星期六工程師”項目，即航天員利用業余時間做一些科普性質的實驗。

記者了解到，NASA已經通過“國際空間站國家實驗室”計劃承接了50多家公司的商業科學研究項目，并且正與11家企業合作在國際空間站安裝14個商業科研設備，以輔助NASA和國際空間站國家實驗室的研究工作。

“事實上，國際空間站早就開始嘗試更進一步的商業應用。”北京千域空天咨詢有限公司創始人藍天翼談到，NASA一直在和Nanoracks公司合作，由Nanoracks負責研發并運營空間站上的微小衛星發射裝置，客戶只需按照5萬美元1公斤的價格付款，就可以搭載貨運飛船將衛星送入空間站，再由空間站發射進入太空。加拿大UrtheCast公司則通過與俄羅斯航天局合作，在國際空間站俄羅斯艙段安裝了兩部對地觀測裝置。

“Nanoracks甚至‘牽線’將路易威登(LV)旗下阿德貝哥(Ardbeg)公司生產的威士忌送入空間站，為其做了一次航天廣告。”藍天翼補充到，此次NASA進一步放開了在空間站“制造、生產”的限制，類似“Made In Space”公司提出的在軌3D打印、組裝衛星等商業模式都將進一步發展。

2018年，中科院太空應用重點實驗室張偉等撰文將國際空間站的商業項目歸納為吸引商業公司合作開展醫學、生物、材料等領域的研究、吸引商業公司為空間站開發硬件設施、將空間站作為星載設備的“試驗田”、以空間站為“旅館”開發太空旅游以及在其基礎上進一步建設商業空間站等五個大類。

為深空載人探測做準備

“國際空間站的運營費用很高，美國要負擔70%左右，NASA一年需要在此支出三四十億美元。現在，NASA又要建立月球空間站，又要載人去火星，經費不能被國際空間站占用。”龐之浩說，此次NASA進一步推進國際空間站的商業化，目的就是通過商業化運營減少其每年在該項目上的資金支出，將更多的財力用在深空載人探測上。“美國政府計劃到2025年將國際空間站全部交給商業運營。”

“將更多的資金用于更遠的地方是奧巴馬和特朗普兩屆政府的共同目標。”藍天翼表示，近年來，NASA一直在從使用商業火箭和飛船、降低運輸成本，以及開發商業應用、降低運營成本這兩個方面減少對空間站的資金投入。

藍天翼稱，實際上，政策中寫的很多工作，NASA已經在做，文件起到的是將其“公開化”的作用，以后可以明碼標價地開展。

“NASA的目標是推廣整個近地軌道的商業應用，而不僅限于一個空間站。”藍天翼談到，2018年，NASA要求波音、藍色起源等13家公司提出國際空間站及近地軌道的商業化運營設想，今年5月，有11家公司提交了方案。此次NASA公布的國際空間站商業政策和這些公司提出的設想和建議密切相關。

那么，國際空間站商業化的前景如何呢?

“在空間站上開展商業應用的前景是比較光明的。”龐之浩談到，對于很多國家來說，建設一個空間站超出其能力范圍，但卻有意愿投入資金利用空間站開展太空實驗。日本就曾計劃將其空間站艙段的一部分租給韓國使用。另外，美國的比格羅公司和俄羅斯軌道科技公司也都在開展“太空旅館”的研制，太空旅游也有一定的市場。

“但是，空間站的商業應用能否真正達到省錢的目的仍需驗證。”藍天翼說，就太空游客而言，NASA報價中絕大部分都是給火箭發射方的“運費”，真正給空間站的只有每天3.5萬美元，就算空間站一直住滿游客，每年的收入相比其運營費用也是杯水車薪。

“近年來，LV、香奈兒等品牌都推出了太空主題產品。”藍天翼指出，這主要源于太空的新潮和吸引力。這些奢飾品公司每年都投入巨額廣告費，所以空間站未來的廣告收入或許不菲。

空間站里能做這些科學實驗

在NASA正在規劃的國際空間站商業應用中，商業太空實驗是和接收太空游客并重的盈利模式。

那么，國際空間站中，到底都能做哪些太空實驗呢?

“國際空間站中主要開展醫學與生物學、生物工程、空間技術、材料科學、教育活動、地球物理學及對地觀測等領域的科學研究。”全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩告訴科技日報記者，一方面，失重環境使航天員的生活十分奇妙;另一方面，科學家也可利用失重對物理、化學、材料、生物、醫學等領域的獨特影響，開展太空實驗。

“醫學與生物學研究是太空實驗的重點，也是國際空間站尋找合作伙伴的首選項目。”龐之浩談到，其主要內容包括研究人與其他生物對空間環境的適應性及應對措施;大量采集人體在空間環境下的生理新數據，以改進航天員克服長期航天不利影響的防護措施，提高醫學監督與醫學保障系統支持載人航天的能力。

龐之浩進一步介紹，國際空間站已在這一領域開展了豌豆種植、養蚯蚓、生物醫學、生物技術等多項太空實驗。在俄羅斯實驗艙和美國實驗艙的科研項目中，醫學與生物研究分別占43%和32%。

“生物工程是該空間站實驗的另一重點領域。”龐之浩稱，例如研究、制備在醫學、生物學和藥物學方面有潛在應用價值的生物材料，如微生物、細菌、植物細胞和動物胚胎中的蛋白質晶體。

空間技術試驗則主要研究新結構、新材料、新設備，以及微重力保持、聲學效應、輻射防護、微流星與空間碎片防護等新技術，為下一步載人月球探測和火星探測開展某些需要有人參與的技術試驗和演示驗證。

“材料科學方面的實驗主要研究微重力條件下的流體行為、材料性質及材料加工工藝等。”龐之浩表示，其中最常見的研究是測試航天器材料如何經受惡劣的太空環境。國際空間站材料實驗成果已經應用于開發未來商業空間站貨運飛船所用的太陽能電池上。

“太空實驗有非常光明的應用前景。”龐之浩介紹，例如國際空間站微重力環境中可以使混合物更為均勻，由此能制成地球上不能得到的特種合金。同樣，也能制造新的泡沫金屬，其基本原理是在液態金屬中通以氣體，失重環境可使氣泡不“上浮”，也不“下沉”，均勻地分布在液態金屬中，凝固后就成為泡沫金屬，這樣可以制成輕得像軟木塞似的泡沫鋼，用它做機翼又輕又結實。

龐之浩還說，國際空間站的失重環境可使熔化了的金屬液滴形狀呈絕對球形，冷卻后可以成為理想的滾珠，耐磨損性更好，這在受重力的影響地面上很難造出。在太空生產的半導體和蛋白質晶體都比在地面生長的更沒有缺陷、個體更大、純度更高、更加均勻，有望為電子和生物技術等帶來重大突破。

記者了解到，太空實驗已經帶來了很多科學突破。比如早期研究發現國際空間站航天員的骨密度流失率非常驚人，達到了每月1.5%?？茖W家隨后制定了通過周期性的高強度阻力鍛煉，輔以富含維生素D的配餐，以防止骨密度流失的解決方案。這一研究成果化解了人類長期太空旅行面臨的一項重要健康風險。

關鍵詞： 太空 實驗 科學