文/ 松堂

2000年10月，第一批航天员进驻国际空间站，这也被认为是国际空间站开始运行的标志，至今已经过去整整20周年。关于这个巨大的空间设施，各路媒体从一开始就进行了密集的报道。航天爱好者们对它的参数、舱段如数家珍。所以，本文打算为人们展示国际空间站一些容易被忽视的真相。

国际空间站是怎么来的？

“地球是人类的摇篮，但人不可能永远生活在摇篮里。”这也许是康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857～1935）最著名的名言。在他1883年出版的《自由空间》一书中，就提出了一些宇宙飞船的草图，以及几个在失重状态下漂浮的乘客。在他梦想的激励下，苏联成为世界上第一个建成空间站的国家，也是第一个运行长期多舱段空间站的国家。

其实，阿波罗计划之父冯·布劳恩同样是空间站的狂热支持者。早在1956年，他就提出了轮状空间站，这样的构型可以在空间站上形成人造重力。但是由于美国的国家航天资源大量投向阿波罗计划，空间站被搁置了，直到1973年才用阿波罗计划的剩余物资研制了军用背景的“天空实验室”。

到了1984年1月25日，美国的航天飞机进入成熟期。考虑到礼炮空间站给苏联带来了巨大政治声望，时任美国总统里根指示美国宇航局开发一个“永久载人空间站，并在十年内建成”。这个计划听起来激动人心，其实细品起来，还是为了发起一个项目，把西方盟国团结在一起，和苏联为首的华约集团打擂台。

为此，美国宇航局制定了一项雄心勃勃的计划，建立一个由3个独立轨道平台组成的空间站，用于进行微重力研究、地球和天体观测。美国宇航局与欧空局和日本航空宇宙研究开发机构签署了协议，各方提供各自的舱段。1985年4月，美国宇航局在休斯敦约翰逊航天中心设立了一个空间站项目办公室。然而，最初的方案太复杂了，造价无法接受。在接下来的几年里，工程师和管理人员重新设计了这座设施，并将其简化为一个桁架结构。1988年7月，里根总统宣布轨道设施将被称为自由号空间站，充分体现了它的冷战意味。两个月后，美国、日本、加拿大和欧空局签署了一项政府间协议，建设自由号空间站。

▲ 国际空间站桁架结构示意图

为了控制成本，自由号空间站又进行了几次重新设计。与此同时，苏联从1986年开始建设和平号空间站。“和平号”是第一个真正的模块化空间站，随着不断增加舱段，研究和居住能力不断提高。

随着1991年苏联解体，“和平号”及其计划中的“和平号-2”面临着资金断炊的困境。为了利用俄罗斯在操作空间站和长期载人飞行上的丰富经验，1993年，美国总统克林顿邀请俄罗斯作为正式合作伙伴加入该计划，实质上是在自由号空间站的美国、欧洲、日本和加拿大元素中增加计划用于“和平号-2”的模块，并改名为国际空间站。为了准备国际空间站的运行，1995年～1998年，7名美国航天员加入俄罗斯航天员的行列，在“和平号”上长期飞行，航天飞机也参加了人员运输和后勤补给活动。

▲ 联盟飞船和联盟火箭是后期国际空间站的主力天地运输工具

▲ 进步飞船和天鹅座飞船并列在一起

1998年1月29日，来自美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧空局参与国（比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士和英国）的代表在华盛顿特区的美国国务院举行会议，并签署了一份关于空间站合作的最新政府间协议。对1988年协定的修改，主要是因为决定将俄罗斯纳入伙伴关系。新的政府间协议为国际空间站的设计、开发、运作和利用建立了总体合作框架，并讨论了若干法律问题，包括民事和刑事管辖权、知识产权和参与伙伴的业务责任。

在1998年政府间协议签署10个月后，俄罗斯从哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场发射了国际空间站在轨段的第一个单元“星辰”舱。3周后，美国的第一个舱段“团结”舱通过奋进号航天飞机抵达，国际空间站建造就此开始。

“星辰”舱于2000年7月投入使用，为航天员提供了生活空间。2000年10月31日，第一远征队指令长威廉·谢泼德、飞行工程师兼联盟号指令长尤里·吉先科和飞行工程师谢尔盖·克里卡列夫乘坐联盟号飞船从拜科努尔起飞，两天后与国际空间站对接。这是第一批进入国际空间站的航天员，也开启了这个宏大空间设施的历史。

国际空间站的地面设施

国际空间站不仅是天上的那个大家伙，更需要地球上的强大设施来支持。美国、俄罗斯、欧洲、日本、加拿大都为此建立了自己的地面设施。

美国

约翰逊航天中心（JSC）设在著名的休斯敦，是美国宇航局空间站的主控部门。JSC任务控制部负责美国在轨段（USOS）的运行，并与国际合作伙伴控制中心协调，管理整个空间站的活动。JSC是航天器设计、开发和任务集成的主要中心，也是航天员培训的主要地点。

肯尼迪航天中心主要负责空间站相关的发射任务，包括航天飞机和猎鹰9号火箭。空间站舱段和飞船在发射前，都要送到这里做准备。

马歇尔太空飞行中心（MSFC）设立了国际空间站的有效载荷操作与集成中心（POIC），控制着空间站上的美国实验，也负责协调合作伙伴的实验。MSFC还负责监督大多数环境控制和生命保障系统的开发。

美国还在全国各地的远程科学支持中心都配备了遥控操作空间站科学设备的功能，包括马歇尔航天飞行中心、艾姆斯研究中心（ARC）、格伦研究中心（GRC）和休斯顿的约翰逊航天中心。

俄罗斯

俄罗斯航天局负责监督俄罗斯所有的载人航天活动。莫斯科任务控制中心是俄罗斯载人航天活动的主要设施，负责空间站的俄罗斯部分。它位于莫斯科郊外的俄罗斯航天中心机械制造研究所，称为科罗廖夫俄罗斯航天飞行控制中心。

位于莫斯科附近星城的加加林航天员培训中心负责运行俄罗斯所有空间站舱段的全尺寸训练器和模拟器、用于太空行走训练的水池、模拟升空时超载的离心机以及用于天体导航的天文馆。

当然，我们也不能漏掉位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射中心，空间站的大量舱段和联盟号、进步号飞船都是从这里升空的。

欧洲

位于荷兰诺德威克的欧洲空间研究和技术中心是欧空局最大的机构，是欧洲空间活动的试验中心。它负责欧空局空间项目的技术准备和管理。这里设有哥伦布舱控制中心和自动转移飞行器控制中心（ATV-CC）。两个地面控制中心负责控制和操作欧洲对空间站项目的贡献，也就是哥伦布舱和自动转移飞行器（ATV）。

位于德国慕尼黑附近奥伯法芬霍芬的德国航空航天中心控制和操作哥伦布舱内的实验室，并协调其他欧洲国家实验的运行。ATV-CC位于法国图卢兹的法国航天局国家空间研究中心内，在ATV的飞行和对接任务阶段负责运行操作。法属圭亚那的库鲁航天中心负责发射哥伦布舱和ATV飞船。

欧洲航天员中心位于德国科隆。它成立于1990年，迄今培养了13名欧洲航天员。

欧空局各成员国都设置了空间站用户支持和运营中心，负责使用国际空间站上的欧洲有效载荷，开展实验，包括法国图卢兹的奥卡德莫斯、意大利那不勒斯的奥马尔、德国科隆、比利时布鲁塞尔、西班牙马德里、丹麦奥登塞奥达梅克、瑞士苏黎世、荷兰诺德维克。

日本

筑波空间中心和种子岛发射设施是日本的主要国际空间站设施。筑波空间中心是拥有先进设备、测试设施和航天员培训能力的综合运营设施。日本实验舱英文名为“希望”，是在筑波空间中心开发和测试的。筑波空间中心也负责“希望”舱的控制和跟踪。种子岛发射中心位于鹿儿岛县南部，用于发射H-2A和H-2IB运载火箭。

加拿大

加拿大航天局主要负责提供空间站的移动服务系统（MSS），也就是机械臂和机械手。为此，加拿大航天局在魁北克省圣休伯特市建立了综合运行设施，包括空间运行支持中心、MSS操作和培训系统、虚拟操作培训环境、加拿大MSS培训设施。

加拿大航天局还在圣休伯特建立了有效载荷远程科学操作中心，对空间站上的加拿大有效载荷进行实时操作；在魁北克隆圭尔设立有任务控制中心。

国际空间站的未来

虽然国际空间站取得了很大的成绩，但它的未来却处在极大的不确定当中。在当初启动计划的时候，美国政府的预算是安排到2020年的，之后的经费从哪里来，是一个“再议”的事情。在这20多年里，围绕美国航天发生了很多惊险复杂的故事，也让关于国际空间站的新决策难以出台。

2014年，奥巴马政府总算做出决定，确定支持国际空间站的运行到2024年，考虑延长到2028年。但是奥巴马政府结束任期之后，取而代之的特朗普政府却打破了人们对美国政治规矩的所有认知。

▲ 日本HTV货运飞船抵达国际空间站

▲ 国际空间站上的日本实验舱及附属设备

▲ 在航天飞机能运行的日子里，空间站上最多可以载7人

不过，特朗普并没有突破底线，依然保留了前任关于支持国际空间站运行到2024年的承诺。但是之后的运行，特朗普政府完全没有兴趣，他们的新关注点，已经是打算部署在拉格朗日点的地月轨道空间站。

在美国政府看来，地月轨道空间站无论从技术还是合作模式上，都可以看作是国际空间站的完美继承者。它可以直接沿用国际空间站的国际协议，把空间站名字一改就可以了。而且地月轨道空间站所需要的很多技术，已经在国际空间站上得到了验证，规模更大、水平更高。而且，美国的新一代载人飞船“猎户座”研制正在积极推进，将成为全球“唯二”可以实现地月空间往返飞行的载人航天器（另一种是中国正在研制的新型载人飞船）。如此，地月轨道空间站就可以摆脱国际空间站那种依赖俄罗斯飞船的窘境，再振美国雄风。

然而到2024年的时候，国际空间站还没到报废年限。特朗普也很难说出“扔掉吧”这句话，毕竟，作为一个狭隘的美国利益维护者，国际空间站花了美国人上千亿美元，他舍不得扔。那么，用推进设备把国际空间站推到地月空间再利用是不是可行呢？从动力角度，这未必做不到，但是国际空间站的防辐射系统是根据400公里高地球轨道研制的。在这个轨道之上，还有上千公里的稀薄大气，虽然无法供人呼吸，但对于宇宙射线的遮挡能力不可忽视。如果直接把国际空间站推到月球附近，舱内辐射强度会高到让人无法接受的程度，无法保证航天员生存。

美国宇航局为此给出的方案是将空间站商业化，即把这个空间设施交给企业去运行。不得不说这是个挺霸道的决定，毕竟国际空间站是国际合作的结晶，无论如何也要尊重其他国家的意见吧？但美国作为最大出资国，很明显有超过合作伙伴的发言权。

▲ 公理私营空间站舱段对接在ISS上的想象图

▲ 充气式的毕格罗舱

美国宇航局一度选定了公理航天公司和比格罗航天公司来竞争国际空间站商业运营权。在疫情之前，比格罗公司的进度遥遥领先，所发射的充气式舱段已经连接在国际空间站上实际使用，但是疫情让比格罗这位旅馆大亨深受打击，他的航天公司只能含恨破产。公理航天似乎还在继续经营，但也很长时间没有传出任何消息了。所以，国际空间站的未来还真是不好预测。

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我们能看见国际空间站吗？

国际空间站飞行在距离地球400公里的轨道上，而且体积很大。所以，当它过顶的时候，小型天文望远镜就能清晰地观察到这个空间设施。带有手机接口的望远镜还能把它拍下来。国际空间站的运营方面也积极支持国际航天和天文爱好者跟踪和拍摄国际空间站，还曾有摄影师因为拍到空间站处在太阳光球边缘而得到了国际航空航天摄影大奖。

但无论观察还是拍摄，前提都是能找到国际空间站的位置。美国宇航局特意为此开办了一个网站，网址是：https://spotthestation.nasa.gov/sightings/index.cfm。这个网站的左侧是说明文字和空间站星下点轨迹的小图，右侧是一张自由缩放的世界地图。

在地图的左上角有一个对话框，可以输入自己所在的城市，就可以得到未来两周时间内，国际空间站从这座城市上空经过的日期、时刻、可见时长、最大高度角、出现和小时的方位角。但是美国宇航局更多地服务于美国人，对于中国，只有省会以上的中心城市才能搜索出上面的结果来。除此以外，还有大量民间的爱好者网站以及手机APP也能提供国际空间站跟踪数据。

网页上的文字说明内容是：“约翰逊中心每周都会多次更新数据，确定全球6700个地点能够看到国际空间站的机会。如果所在的城镇没有被列出，就从列表上找个附近的城镇。在每个列出的地点上，国际空间站都有相当长的时间可视。如果打算知道国际空间站及其他数十颗卫星在任何时间、任何地点的可视情况，请使用美国宇航局的SkyWatch应用程序。”

如果决定选择一个时刻来观测国际空间站，那么所选择的高度角应该越大越好。高度角太小，容易被房屋、树木、山丘之类的地物遮挡。应该选择清晨太阳即将升起或者黄昏太阳刚刚下山的时候来观察，因为在这种时候，阳光是沿着观察者所在位置的地球表面切线方向照射过来的，光线被空间站的太阳电池板和散热器反射出来，有很大一部分是垂直射向地面，光照条件优越，非常利于观察。

▲ 国际空间站掠过太阳的连续照片