给国际空间站算笔帐
2011-12-07本刊编辑部
坐落在瑞士日内瓦郊区的大型强子对撞机
美国航宇局估计,自1994年以来,国际空间站已花费了美国纳税人500亿美元,如果考虑到所有成员国的支出,国际空间站的总价至少得打上1000亿美元的价签。
数目太大了,我们就容易失去对数目的直观感觉。为了对这个在太空中飞驰的大家伙的昂贵价格有点儿体会,我们不妨比较一下大型强子对撞机,这个坐落在瑞士日内瓦郊区的世界上最大的粒子加速器,总共花费了合作国约90亿美元。不过,由于这个对撞机的科学贡献太抽象了,所以绝大多数人都没有注意到世界上还有这么一个科研设备。
但实际上,运行大型强子对撞机的目标非常明确,即发现新的基本粒子。这是许多科学家梦寐以求的成果,一旦发现新的粒子,将会彻底改变我们对物质的本质和宇宙的理解。
对于总价超过大型强子对撞机10倍以上的国际空间站,我们当然希望它能有更多的贡献。抛开有点虚无缥缈的国际合作和国际主义精神,国际空间站给科学带来了些什么重大成果吗?
真的很遗憾,目前空间站并没有什么拿得出手的科学新发现。格雷戈里·佩茨科是美国的一位生物化学家,站在他的专业角度上,他发现国际空间站对基础科学的唯一重要贡献,是发现蛋白质分子在太空微重力环境下可以形成更好的晶体。
通过让蛋白质分子结晶,科研工作者可以确定蛋白质分子的精确三维结构,进而推断出各种蛋白质的功能。所以从最乐观的角度看,利用在太空中结晶程度更好的蛋白质分子,人们能够设计出一些药物,也许有助于治疗某些疾病。
不过迄今为止,佩茨科还没有看到真正有重大价值的蛋白质结构从太空中获得了,相反,在空间站上制造的蛋白质晶体存在大量古怪的结构,还看不出利用价值。退一步说,就算是制造出了重要的晶体结构,获得这个(还未出现的)成果的代价也是天文数字。佩茨科简单算了一下,如果假设美国建设国际空间站的资金有2%用于了蛋白质结晶的研究,那也是10亿美元的巨款!
正在建设中的国际空间站
有这么大一笔钱,足以让美国航宇局在地球上资助1000名科学家潜心搞科研5年时间。难怪佩茨科会对媒体记者反问道:“你真的认为,离开了空间站,我们就无法产生同样重要的科学发现吗?”
佩茨科不是唯一对国际空间站唱反调的科学家。实际上,许多人都对太空中这个造价高昂的“陋室”心中不爽。哈勃空间望远镜前资深项目科学家大卫·莱克罗恩也是其中一位,值此空间站载人飞行十周年之际,他说:“我认为是时候展示一下空间站到底做了什么了。”
太空是科学研究的重要场所,哈勃空间望远镜就是证明之一。把望远镜安置在地球的大气层之外,消除了地球大气对光线的干扰,就可以获得更加清晰的宇宙图像。哈勃空间望远镜出色地完成了任务,一张张宇宙深处的清晰照片给宇宙学带来了革命,使人们对宇宙的了解更加深入了。
对比同处于太空中的哈勃空间望远镜,也许我们就明白国际空间站的问题到底出在哪里了。把哈勃空间望远镜安置在地面或安置在太空,图像效果会完全不同,获得更清晰的宇宙图像就是把望远镜送上太空的明确目标。可是国际空间站的目标却十分含糊。最初各合作国的考虑是,航天飞机就像是候鸟一样,飞上去没几天就得飞下来,而空间站是一个长期驻扎在太空环境中的工作平台,许多长期的太空实验可以在空间站中进行,而且驻扎在空间站的航天员还可以每天照看实验的进程。
此外,当初这些合作国特别是美国设想,作为在相对安全的低地轨道上运转的设施,空间站可以检验各种航天器系统是否可靠,将来前往月球或者火星时,经过检验的航天器就能派上用场,降低未来太空任务的风险。
国际空间站的这些目标都太空泛了。首先是到底要做什么样的太空实验,还没有考虑清楚。其实许多微重力实验根本没必要到太空中去做,在地球上的模拟环境中可以获得同样的效果,为了做这些实验就在太空中组装个空间站,太铺张浪费了。其次,未来的月球和火星计划也还没个准信儿。当美国总统还是小布什的时候,提出了重返月球的建议;而当美国总统换成了奥巴马后,月球计划立刻被废除了,准备代之以登陆小行星和火星的计划。这些计划都只是个构想,还没有成为白纸黑字的事实。另外,谁知道下一任总统和国会还会不会有新的主意呢?
十年过去,国际空间站并没有展示出自己存在的价值,1000亿美元的投资没有什么回报。当然话说回来,科学探索本来就是向未知领域的进军,浪费不可避免。而且,直到2010年2月,奋进号航天飞机向空间站运去了最后两个主要模块后,空间站才算主体竣工,可以支持6名航天员同时在岗。而最初的时候,空间站只有2到3名航天员留守。
过去的十年来,各合作国的主要工作是装配国际空间站
美国航宇局国际空间站助理项目科学家塔拉·鲁特莱就为国际空间站浪费资金开脱说:“我觉得反对者们并没有给我们一个机会——没有给我们足够的时间去展示空间站能做什么。”
十年来,各合作国的主要工作是装配国际空间站,航天员们也为此忙忙碌碌,没有太多的精力用于科学实验。而且,在空间站装配科学设备所花费的精力也不比装配空间站自身少。所以鲁特莱说:“我们才刚刚开始调转方向,能够全力用于科学研究。”
看来人们还是得给国际空间站一些证明自己的机会。最近美国总统奥巴马签署了一个法案,把国际空间站的寿命延长到2020年。接下来的10年,国际空间站能有什么样的表现呢?
2008年,美国航宇局的科学家报告说,沙门氏菌在太空变得更具有传染性。这一发现暴露出病菌的某些特性,一家公司正在开发一种新的沙门氏菌疫苗,以对付该病菌。这个药物研制项目的前期工作需要在空间站的微重力环境中进行。
正在准备进行维修的哈勃空间望远镜
2010年5月,研究人员发现,航天员吃鱼越多,体内骨质流失也越慢,这表明鱼肉中含有的ω-3脂肪酸有助于防止骨质流失,而且不论是在地球上,还是在太空中,这个“定律”都适用。同时,美国航宇局正在把双磷酸盐药物用在航天员身上,这种药物有助于防止人体对骨质的吸收,也许在太空中它也能减缓航天员的骨质流失。
把新的空间望远镜放到国际空间站上,也是一个不错的设想。哈勃空间望远镜已经证明,在太空中可以获得比在地球上更清晰的宇宙图像,于是一些科学家提出,国际空间站可以成为新的望远镜的仓库,这样航天员可以直接操纵望远镜观察宇宙,有了故障也很容易就地解决。要知道,哈勃空间望远镜出故障的时候,得需要航天飞机飞过去修理。航天飞机马上就要全部退休了,国际空间站应该成为理想的太空天文台。
即使一开始国际空间站表现不佳,但立刻让这个1000亿美元的家伙死掉,绝对是犯罪行为。只要开动脑筋,人们应该会发现,这个太空中的“陋室”还是可以做许多事情的。在过去的10年中,人们只是太忙了,没有时间思考怎么使用它。还有另一个10年,让我们拭目以待。