随着进入太空成本的降低,不管采取什么样的方式,都将会有更多的人前往近地轨道访问、工作或生活。事实上,从年以来,我们就一直在太空生活。但这里的“我们”,指的是占世界人口0.6%的曾经到访ISS的人。
在这多人中,有7人是游客。将会有更多的人去那里旅游。与人类在南极洲的存在相似,太空栖息地一开始是民族自豪感的源泉,然后演变成科学研究场所;随着价格下降以及安全得到更好的保证,太空将迎来数百万游客。空间站是用无人运载火箭发射并在太空建造的在轨栖息地,具有对接能力,其空间可以容纳轮替人员一次在空间站停留数周或数月。
NASA、美国国会和学者曾经认真考虑过比单纯的空间站更大胆的东西——在20世纪80年代建成整座太空城市,到21世纪初可居住。普林斯顿大学的物理学家杰拉德·奥尼尔(GerardO’Neill)提出建立一个巨大的旋转结构,有2英里长,里面有树木和流动的河流,还有供成千上万人居住的房屋。这些人的主要工作是在月球上采矿,或者维持巨大的太阳能阵列,将无限的能量通过波束发送到地球。
年在众议院空间科学与应用小组委员会、年在参议院航天技术与国家需求小组委员会,奥尼尔就这些奥尼尔圆筒或奥尼尔殖民地(后来就是这么命名的)发表了演讲。在20世纪70年代能源价格飙升的石油危机时期,能源独立的思想引起巨大反响。
但奥尼尔计划的一个主要障碍是,它依赖于通过航天飞机廉价进入太空的假设,而当时航天飞机尚未投入运行。到了20世纪80年代,油价下跌,而航天飞机价格一飞升天,为太阳能工人建造低轨道郊区的想法很快就被抛弃了。然而人类定居太空,这些巨大的轨道球体仍然是一个令人振奋的选择,因为它们可以提供人造重力以及与地球相似的其他细节。
艺术家想象的轨道圆环或太空城市,这种巨大的旋转结构可以为成千上万人提供生活空间,并配有舒适温度、人造重力、充足的食物种植空间、类似地球的昼夜循环以及无限太阳能。所有这些轨道圆环或太空城市都在地球和月球附近。
苏联在20世纪70年代主导了太空栖息地的研发。它们同时进行了两个项目,一个是科学项目,另一个则出于军事目的。对外,这些被称为“礼炮号”的空间站,总共有7个,其中5个是成功的。几十年后外界才知道其中3个空间站,也就是礼炮2号、礼炮3号和礼炮5号,实际上在内部被命名为阿尔马兹(Almaz)1号、阿尔马兹2号和阿尔马兹3号,是秘密军事计划的一部分,目的是试验太空侦察战术。
苏联成功发射这么多空间站是“太空竞赛”的结果,但这与美国无关。这是克里姆·克里莫夫(KerimKerimov)与弗拉基米尔·切洛梅(VladimirChelomey)之间激烈的内部竞争的结果,前者设计了“礼炮号”空间站,后者则力推军用空间站建设。
年4月发射的“礼炮1号”在轨道上停留了天,3名宇航员在其中住了23天。美国对“礼炮号”的回应,是在年5月用“土星5号”运载火箭发射了“天空实验室”。这是该标志性运载火箭的后一次应用。“天空实验室”的大小是“礼炮号”空间站的3倍,主要生活区长48英尺,宽21.6英尺。“天空实验室”相对比较成功,总共有3次到访,每次都是3名宇航员,分别在空间站上待了28天、59天和84天。
但“天空实验室”一直被各种问题所困扰。它的微流星体防护罩在发射过程中脱落,带走了一片主要的太阳能电池板。第一批宇航员需要在进驻之前修复受损的地方。这是一项史无前例的重大壮举。尽管如此,宇航员们还是很沮丧。NASA在档案记录中如此表述:“宇航员们用脏话发泄他们的沮丧,而休斯敦地面任务控制中心则反复提醒他们通信已经恢复”,他们的咒骂被广播到了全世界。
尽管收集到大量的科学数据,如对地球、太阳和彗星的新观测,以及首次对失重进行的长期研究。但持续不断的修复工作令人厌倦。“天空实验室”的第三批也是后一批宇航员对分配给他们的任务怨声载道,有人声称打算发动叛乱。乘组成员爱德华·吉布森(EdwardGibson)对地面任务控制中心说:“我个人认为,自从我们来到这里,除了进行了33天的消防演习,什么都没干……我一直忙着修理各种各样的组件,而不是关心数据的质量。”
“天空实验室”于年被废弃。本来是想用航天飞机来提高“天空实验室”的轨道,但是航天飞机的发展远远落后于预定计划,因此“天空实验室”的轨道慢慢衰减,后不可避免地坠回地球。年因为这件事,全世界都变得歇斯底里。NASA关于“天空实验室”坠毁本来是有所控制的。尽管NASA向公众保证空间站在重返大气层时大部分会在海洋上空燃烧掉,但工程师们还是算错了。
澳大利亚的珀斯散布着大块的空间站碎片。值得注意且对NASA来说相当幸运的是,没有人受伤。实际上,一位名叫斯坦·桑顿(StanThornton)的澳大利亚年轻人发现了一块碎片并立即飞往美国,领取了《旧金山观察家报》为一块“天空实验室”碎片提供的1万美元奖金。
作为对“天空实验室”的回应,苏联于年发射了“和平号”空间站,并在接下来的10年里以模块化的方式组装和扩展。访问太空的苏联宇航员创造了各式各样的纪录,包括在轨道上停留的时间、舱外活动的时间和复杂性。几位居民在“和平号”上待了一年多。“和平号”空间站在模块化设计、生命支持系统、卫生设施、食物和饮料供应、睡眠空间以及科学实验方面也成为ISS的模板。
ISS建造于年至年,是NASA、ESA、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局和俄罗斯联邦航天局等5个机构的合作项目。建造ISS的成本是亿美元,其中NASA支付了亿美元。ISS预期寿命到年,在此之前其运行成本是每年30亿~40亿美元。NASA监察长办公室称这一估算“过于乐观”。
当我们讨论太空生活或工作的时候,ISS实际上与此并没有多大关系,因为很多人在一个类似于ISS的环境中(也就是零重力的环境中)生活或工作的可能性并不存在。所有太空定居都需要在人造重力的环境下进行;如果相关卫星或行星自身具有足够的重力,则太空定居需要在自然重力的环境下进行。
ISS的确有一种令人惊叹的元素。但ISS的建造并不是太空殖民的前奏。相反,ISS被预想成一个微重力实验室,主要用于学习微重力下的物理学和化学,而不是人类健康领域的知识。与地球上好的实验室相比,如美国国家级的洛斯阿拉莫斯实验室和劳伦斯伯克利实验室、欧洲核子研究组织的粒子加速器实验室、英国分子生物学实验室或传奇的贝尔实验室(BellLabs),ISS的科学研究成果实在是微不足道。
在ISS上进行的有关人类健康的科学研究,大多是对“和平号”空间站实验结果的确认……这些结果可以总结为微重力对人类健康有害。事实上是危害很大,唯一的治疗方法就是尽快摆脱微重力。可以肯定的是,ISS已经取得了技术进步。然而,其中许多技术,如对接和机动,都是对早期空间站技术的改进。
NASA对地球上水与空气的过滤方式进行了改善,但这些都是ISS上生命维持技术的副产品,而不是ISS微重力研究本身。ISS令人满意的地方,是它已成为训练宇航员在失重状态下工作、在零重力条件下测试新技术、练习从私营企业飞船接收货物的地方,而所有这些都是为了学习如何更好地在太空建造设施。由于费用高昂,零重力条件下真正的商业研究和开发一直未能在ISS上进行。