关于美国国际空间站25年轨道运行,知道的一切
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唐·佩蒂特/美国宇航局 从国际空间站轨道上看到的太平洋(图片来源:唐·佩蒂特/美国宇航局)
从国际空间站轨道上看到的太平洋(图片来源:Don Pettit/NASA)

国际空间站(ISS)是人类最昂贵的物体,已经在轨道上运行了25年。阅读这篇由25期杂志讲述的精彩历史。

国际空间站(ISS)在地球上方约400公里(250英里)的轨道上运行,是人类最雄心勃勃的工程项目之一。自首次远征1号任务以来,已有超过280名宇航员和航天员访问过国际空间站,至今已连续有人驻守25年。如果您出生于2000年11月2日之后,那么在您的一生中,始终有人在太空中生活。

国际空间站展现了国际合作所能取得的成就,也证明了人类齐心协力、齐心协力能够创造奇迹。当然,这并非一帆风顺。

从电力供应到居住空间,从迪吉里杜管到厕所,以下是我们用 25 个数字回顾国际空间站 25 年历程的总结:

27:国际空间站最老舱段的年龄(年)

国际空间站的第一级“曙光号”于1998年11月一个阴冷的早晨,搭乘质子号火箭从哈萨克斯坦巴基诺努尔航天发射场发射升空。对于我们这些站在废弃核导弹发射井(至少当时被告知是废弃的)积雪覆盖的土堆上观看发射的人来说,这并非一件吉兆。当时,关于国际空间站的报道大多是负面的。这个项目——融合了美国上世纪80年代被废弃的“自由号”空间站计划和俄罗斯“和平号”空间站的后续计划——一直深陷延误和成本超支的泥潭。彻底放弃该项目也面临着巨大的政治阻力

3:成员探险队 1

2000年11月,比尔·谢泼德、谢尔盖·克里卡列夫和尤里·吉岑科启动国际空间站时,它仅由三个舱段组装而成。曙光号、星辰号和团结号至今仍是空间站的核心,为空间站提供电力、生命维持系统以及与其他舱段的连接。尽管空间狭小,宇航员们仍在这个初具规模的空间站上生活了近五个月,开展了约22项科学考察,进行了7次太空行走,并接待了两批到访的航天飞机乘组。如今,国际空间站通常同时有七名宇航员在运行——本网站会追踪在太空中的宇航员信息

美国宇航局:当空间站的首批三名宇航员抵达时,空间站只有三个用螺栓连接起来的小型模块。(图片来源:美国宇航局)
当空间站首批三名宇航员抵达时,空间站上只有三个用螺栓固定在一起的小型模块。(图片来源:美国宇航局)

42:组装飞行

根据不同的统计方法,国际空间站上大约有16到20个加压舱段、8个大型太阳能电池阵列以及许多其他相互连接的部件。简而言之,组装是必不可少的。幸运的是,美国拥有航天飞机,它不仅运送了国际空间站的各个部分,其机械臂还可以用于辅助安装。考虑到空间站的部件分别在俄罗斯、北美、欧洲和日本制造,它们能够如此顺利地组装在一起,实属不易。

388:居住容积(立方米)

宇航员可用的空间相当于一栋六居室的房子,或者用传统单位来说,13705立方英尺。但在微重力环境下,你可以利用所有可用空间——地板、墙壁和天花板都是可以随意设置的。实际上,这意味着几乎所有内部​​表面都被设备、实验装置和储物空间覆盖。为了避免宇航员完全迷失方向,并与地面训练舱保持一致,国际空间站的设计中设有地板和天花板。但众所周知,宇航员们有时会把东西弄得乱七八糟,甚至出现所有东西都颠倒过来的情况。

2:运动量(每天小时数)

如果说长期太空任务教会了我们什么,那就是太空对人体有害。长时间处于失重状态会导致肌肉量减少、骨密度下降和视力衰退。为了确保返回地球时不会出现严重的健康问题,宇航员需要每天锻炼两小时。国际空间站上的健身房配备了跑步机、动感单车和阻力训练器械。宇航员们拥有足够的动力、自律性和竞争意识,认真对待锻炼。2016年,英国宇航员蒂姆·皮克甚至创造了太空马拉松的新纪录,他在3小时35分钟内跑完了42公里(26.1英里)。

事实证明,你不必年轻或拥有巅峰的身体素质才能成为宇航员。

98:呼吸、汗液和尿液的回收利用率

太空界有句谚语说:“今天的尿液就是明天的咖啡。”国际空间站上的水回收系统堪称工程奇迹,几乎可以回收宇航员排出的所有水分。这项技术从空气中提取水蒸气和宇航员的汗液,从厕所中提取尿液,并将其转化为干净的饮用水。除了复杂的管道系统外,空调系统还维持着空间站内持续的微风。尽管每周都会进行清洁,国际空间站仍然远非无菌。最近的一项研究发现,有55种不同的微生物与人类共存。

4400篇:已发表的研究论文

宇航员每天的大部分时间都用于进行、监测和分析实验。微重力研究涵盖了从骨骼和肌肉的医学研究到材料和药物的研究等诸多领域。一些实验——例如这项关于蠕虫的实验——旨在对抗地球上的疾病,而另一些实验则涉及新技术的开发。多家私营公司正在利用国际空间站的研究成果,在太空制造先进材料。

70岁:最年长的宇航员

1959年,美国宇航局(NASA)选拔首批宇航员时,候选人必须年轻且体格完美。在一次新闻发布会上,当被问及体检中最难的测试是什么时,约翰·格伦回答说:“如果你算出人体有多少个开口,以及你能进入每个开口的深度……你就能回答哪个对你来说最难了。” 正是由于他的牺牲,人们才意识到,成为宇航员并不一定需要年轻或拥有巅峰体能。然而,你必须胜任这份工作,这也是为什么宇航员的退休年龄越来越晚的原因。目前在国际空间站居住的最年长的宇航员是唐·佩蒂特,他在70岁生日那天返回地球。顺便一提,约翰·格伦第二次执行太空任务时已经77岁了。

美国国家航空航天局(NASA):如果你出生于2000年11月2日之后,那么你成长在一个始终有物体在太空中绕我们运行的世界里。(图片来源:NASA)
如果你出生于2000年11月2日之后,那么你成长在一个始终有行星在太空环绕我们运行的世界里(图片来源:美国宇航局)。

371:最长任务(天)

你是否曾凝视着办公室窗外,盼望着一天工作的结束?想象一下,被困在工作场所一年多,只能偶尔外出走走。如今,持续六个月或更长时间的任务已成为常态,目前国际空间站单次飞行时间最长的纪录保持者是美国宇航局的弗兰克·鲁比奥,他于2023年9月返回地球。宇航员瓦列里·波利亚科夫仍然保持着单次太空飞行时间最长的纪录。1994年至1995年间,他在俄罗斯规模小得多的和平号空间站上连续飞行了437天。

25:穹顶玻璃板的厚度(毫米)

在国际空间站上,穹顶舱是宇航员最爱待的地方之一。这个欧洲建造的地球舷窗为宇航员提供了已知宇宙中最美的景色之一。但长时间凝视窗外可能会打乱宇航员严格的作息时间表。妮可·斯托特在我的“太空专家”播客节目中坦言,她不得不设置闹钟提醒自己回去工作。宇航员的摄影技术也日益精湛,他们乐于与世界分享自己的视角。你可以在这个平台上看到他们眼中的世界。

1:迪吉里杜管演奏

国际空间站上的宇航员爱好广泛,从看电影到水彩画应有尽有,许多宇航员还会携带乐器。加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德(Chris Hadfield)曾在国际空间站录制了他改编的《太空怪谈》(Space Oddity),并因此名声大噪。其他曾在空间站演奏的宇航员还包括在空间站演奏长笛的凯迪·科尔曼(Cady Coleman)和携带萨克斯管的托马斯·佩斯凯(Thomas Pesquet )。然而,唐·佩蒂特(Don Pettit)或许才是国际空间站上最伟大的音乐创新者。他将空间站的吸尘器改装成迪吉里杜管,用于演示一项科学实验——这是宇航员在国际空间站开展的广泛教育计划的一部分。您可以在这里阅读更多关于太空音乐的“第一”的故事。

如果我不修好马桶,那就没人会修——克里斯·哈德菲尔德

211:宇航员睡袋长度(厘米)

国际空间站上的宇航员每人都有一个私人生活区——大小和英国传统的电话亭差不多——他们可以用照片和纪念品来装饰。他们还会配备特制的睡袋,可以固定在墙上。但是,通风扇的噪音、刺眼的阳光和失重环境都会让睡眠成为一大挑战。至少在国际空间站上,宇航员拥有一个私人空间。而在即将到来的为期10天的“阿尔忒弥斯2号”任务中,猎户座飞船的四名宇航员将悬挂在吊床上,彼此之间仅相隔几厘米。

4:厕所

克里斯·哈德菲尔德曾告诉我,那是他“在太空中最自豪的一天”。在2012年的任务中,他正在协调一次俄罗斯太空行走,这时空间站美国舱段的厕所坏了。“如果我不修好厕所,那就没人会修好它。”

“我当时正埋头在一个没有重力、没有水力驱动的厕所里,忙着重建它,然后还得赶紧把自己清理干净,飞奔到空间站的另一端,帮忙准备太空行走。” 到当天结束时,太空行走进行得非常顺利……厕所也恢复了正常。“这绝对是我六个月绕地球飞行生涯中最精彩的时刻。” 你可以在这里观看国际空间站厕所的参观视频。

美国宇航局:空间站的穹顶舱为舱内宇航员提供了欣赏下方星球最壮观景色的绝佳视角(图片来源:美国宇航局)
空间站的穹顶舱让舱内宇航员能够欣赏到下方星球最壮观的景色(图片来源:美国宇航局)

5:烘焙好的巧克力曲奇

太空食品自早期黏糊糊的食物时代以来已经取得了长足的进步(您可以在这里阅读更多关于早期太空食品的信息)。虽然美国宇航员通常会以披萨之夜来庆祝,但欧洲航天局(ESA)的宇航员则拥有更精致的口味。意大利宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂的任务中首次在轨道上使用意式浓缩咖啡机,而法国宇航员索菲·阿德诺则计划享用由一位屡获殊荣的厨师开发的美味佳肴。未来的目标是在太空种植食物并烹饪新鲜食材。沙拉已经在国际空间站成功种植,2019年,宇航员甚至成功烘焙了五块饼干……但他们不允许食用。这些饼干必须送回地球进行安全检测。

40:规避太空垃圾的机动

2013年的电影《地心引力》展现了太空垃圾失控可能造成的灾难。影片设想了一场“凯斯勒综合症”事件,轨道碎片如雨后春笋般涌来,摧毁航天器。目前轨道上约有28000个物体,载人航天器被碎片击中的风险日益令人担忧。国际空间站虽然避免了重大损坏,但也留下了撞击痕迹。在2015年的任务中,蒂姆·皮克拍摄了一张令人不安的照片,照片显示穹顶舱窗户上有一块碎片。

即使是亿万富翁也需要接受数月的培训

9:最长太空行走(小时)

自1998年12月首次组装任务以来,国际空间站已进行了超过270次太空行走。最初,这些太空行走大多是为了组装空间站,但如今,它们越来越多地用于维修或更换老化部件。最长的太空行走是苏珊·赫尔姆斯和吉姆·沃斯于2001年进行的,时长8小时56分钟。 2013年的一次太空行走中,卢卡·帕尔米塔诺的头盔进水,险些溺水身亡。

7:加拿大臂2上的关节

除了提供会唱歌的宇航员之外,加拿大对国际空间站最大的贡献之一就是一台复杂的多关节机械臂。这台名为Canadarm2的机械臂是在航天飞机上安装的原始机械臂基础上改进而来,其用途十分广泛,从组装任务、飞船对接到将宇航员运送到国际空间站的不同区域——这绝对是一次令人难忘的旅程。加拿大还开发了其所谓的“有史以来最先进的太空机器人”。这台名为Dextre的机器人拥有两只手、五个眼睛,以及比瑞士军刀还要多的附件。

美国宇航局的弗兰克·鲁比奥是空间站上停留时间最长的宇航员(图片来源:美国宇航局)
美国宇航局的弗兰克·鲁比奥是驻留空间站时间最长的宇航员(图片来源:美国宇航局)

13:太空游客

访问国际空间站不再是航天机构宇航员的专属,已有13位私人人士搭乘飞船前往国际空间站。提供此类服务的公司更倾向于称他们为“太空飞行参与者”,而非“游客”。即使是亿万富翁也需要接受数月的训练。据报道,美国宇航局(NASA)的住宿费用约为每晚35,000美元(26,500英镑),但这笔费用包含餐食和地球景观。

16:24 小时内的轨道数

国际空间站以每小时 28,000 公里(17,500 英里)的速度运行,宇航员每天会经历 16 次日出和 16 次日落。空间站的轨道使其飞越地球约 80% 的面积,这让我们有机会看到它从头顶飞过。国际空间站是夜空中最亮的物体之一。您可以使用美国宇航局 (NASA) 的免费应用程序来获取观测机会提醒。

55分钟:最便宜的航班($)

前往国际空间站的成本并不低,但比以前要低一些。根据2018年的一份报告,每次航天飞机飞行的成本约为15亿美元(11.3亿英镑)——尽管航天飞机可以同时搭载宇航员和有效载荷。如今,乘坐SpaceX的“龙”飞船一个座位的价格约为5500万美元(4160万英镑),而舒适度稍逊的俄罗斯“联盟”号飞船的飞行费用约为8000万美元(6060万英镑)。虽然竞争降低了成本,但以现有技术而言,火箭的成本始终居高不下。

286:苏尼和布奇“八天”任务的持续时间(天)

“星际航线”飞船被誉为载人航天领域的下一个重大突破。在经历了诸多挫折后,波音公司的这艘新型飞船终于计划于2024年6月进行首次载人试飞。然而,美国宇航局(NASA)后来却后悔当初将其设定为为期八天的任务。对接过程中多次失败,导致NASA最终决定让“星际航线”飞船空载返回地球,宇航员苏尼塔·威廉姆斯和布奇·威尔莫尔被迫滞留在空间站,在太空度过了圣诞节。两位宇航员最终于2025年3月返回地球。

735,000:发电量(千瓦时/年)

国际空间站太阳能电池板的翼展达109米(356英尺),比空客A380客机还要长。这些太阳能电池板可以倾斜以面向太阳,并连接到电池组以确保持续供电。国际空间站还配备了隔热层和冷却系统以防止过热,其中一组充满氨气的散热器可以将热量散发到太空中。氨气泄漏一直令人担忧,需要进行紧急太空行走来修复泄漏点。

美国宇航局:航天飞机过去负责向国际空间站运送宇航员和货物,但现在这些任务都由SpaceX公司的飞船执行。(图片来源:美国宇航局)
航天飞机过去负责向国际空间站运送宇航员和货物,但现在这些任务都由SpaceX的飞船执行。(图片来源:NASA)

3,000,000:软件代码行数

1969年,一台仅配备约74KB ROM和4KB RAM内存(与智能手机内存相比微不足道)的计算机,就帮助三名宇航员完成了从地球到月球约38万公里(23.6万英里)的航程,并精确降落到月球表面。国际空间站(ISS)需要更强大的计算能力,它不仅包括空间站自身的操作系统,还包括地面任务控制中心的计算机。事实上,国际空间站上有多台计算机——从笨重的苏联时代电子设备到平板电脑。甚至还有经过改装的树莓派计算机。这些计算机被重新命名为Astro-Pi,用于运行学生实验。

486,000:船上物品数量

我们在家经常会丢东西——但想象一下,如果你把东西放下,它们却随风飘走了。这种情况在国际空间站上屡见不鲜,这也是为什么空间站表面和宇航员的衣物上都布满了魔术贴的原因。为了追踪空间站上的物品,几乎每件物品——从关键硬件到卫生纸——都被贴上了条形码和/或序列号。整个系统由任务控制中心的库存管理官负责监管。所以,如果宇航员的卫生纸用完了,他们知道该找谁。(这条信息由位于休斯顿的NASA任务控制中心提供,是我们最喜欢的国际空间站小知识。)

1500亿美元:总成本(美元)

国际空间站的全部成本最难计算或核实,我们或许永远无法得知。但我们知道,仅美国宇航局每年就花费30亿至40亿美元(22.7亿至30亿英镑)用于国际空间站的运营。这一切值得吗?由您来判断。

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