国际空间站是当代规模最大的工程,也是涉及国家最多的大型国际航天合作项目,称为太空的联合国。因此,在轨组装这一“空中阁楼”时,在组装管理上和技术上及经费上都会面临一系列严峻的挑战。例如,由于其规模空前,故整个空间站无法在地面进行联测,而且在空间站在轨组装工作开始时,有些部件还在制造,所以只能在轨边装配边试验。尤其是这些软硬件来自16个国家的数百家厂商,很容易相互影响。为此,美国制定了一套专用验证计划,以保证质量和匹配。
航天员舱外活动量大,也是一个难点。为了安装空间站的大量部件,接通管道和电缆等,美国航天员需出舱900多个小时,为完成维修任务还需出舱200多小时,这比过去35年内美国航天员出舱活动时间总和还多400多小时;俄罗斯航天员也需出舱活动400多小时。因而,有较大的危险性,搞不好会有去无回,成为人体卫星。另外,出舱接通来自不同国际合作伙伴的管道和电缆也非易事,如不顺利将延误整个计划的按期完成。美国航天员现在正在水槽中加紧进行舱外活动的地面模拟练习,尤其是练习如何安装、展开和移动大型太阳能电池板,因为其展开长73.2米,总面积2419平方米,为一个足球场面积的54%,在轨装配很复杂。
国际空间站上的生命保障系统比目前和平号空间站上的先进得多,也复杂得多。例如,它将首次在太空上实现水的处理以提供航天员需要的饮用水。俄专家认为,国际空间站应设置防宇宙辐射装置,因为2005~2008年是地球上宇宙射线最为严重的时期……这些都加剧了建造国际空间站的难度。
相互牵扯是目前最令人头疼的事,只要有一个主要部件不能按时发射入轨,就会影响整个计划进度。例如,由于俄罗斯的服务舱未能按期交付,国际空间站计划已推迟了一年多。美国现拟研制临时控制舱和改进多功能货舱,以防不测。但以后还不知会出现什么漏洞呢。
国际空间站建成后的运行管理也不容易。因为每个航天员每年需由地面送去658千克食品,209千克衣服(站上没洗衣机)和其他个人用品。空间站所需备件和科学试验用品量就更大了,而当今运送1千克物品到空间站的费用为2.2万美元。由此可见,“养”一个空间站耗资惊人,据估计每年需13亿美元,若工作10年则为130亿美元。再加上先期的研制费和发射费,近500亿美元(美国研制费276亿美元,俄罗斯30亿美元,欧空局36亿美元、日本35亿美元、加拿大10亿美元及发射装配费110亿美元),总费用将达630亿美元。
耗资巨大是国际空间站屡遭反对的主要原因。发现地球辐射带的著名科学家艾伦说:“空间站的费用远远大于它的无可非议的科学目的和实际用途。”也有人认为空间站是美国航宇局的“越南战争”。1993年在决定是否继续建造国际空间站时,美国众议员仅以一票的优势通过了该计划。
从上述显而易见,在建造这座地球轨道的“国际堡垒”的漫长征途上充满了艰辛、风险、搞不好就会夭折。那么,为什么还要投巨资、冒高风险研制国际空间站呢?
从大的方面讲,空间站是航天发展合乎逻辑的一步。它能长期载人、实验空间大的特点,不仅使无人卫星望尘莫及,而且让只能短期登天的载人飞船、航天飞机也相形见绌。从现实上说,目前在轨运行的唯一一个空间站和平号早已超期服役,并严重老化,即将退出太空舞台,所以必须研究一个更加先进的空间站代替它,以完成人类未来的更远大目标。国际空间站则是和平号空间站理想的“接班人”。它可进行微重力科学、空间材料加工、空间制药、空间生命科学、看天观地等大量试验,为人类探索宇宙和开发空间资源提供更大的发展空间,有望在推动科研与应用方面取得一些突破性进展,对科技的发展、经济的增长和社会的进步产生深远的影响。
国际空间站上的6个实验室(美国实验舱、日本实验舱、哥伦布轨道设施、俄罗斯的两个研究舱和由日本制造而由美国运行的离心机舱)将运用当代最先进的试验手段进行生物学、化学、物理学及其他学科的研究。这些舱是首次按微重力试验要求设计的,它们都十分靠近质心,以保证重力接近于零,从而可成为一个具有空前能力来揭开重力对我们这个世界的影响的实验场所。
同时,它也提供了人能长期在轨直接参与对地观测和天文观测的机会,为研究地球环境、探索宇宙世界作出贡献。
作为人类首次在太空进行的大规模装配活动,建造国际空间站也将为今后建造太阳能电站、进行火星探测等航天活动积累经验和试验技术。在太空建造太阳能电站能大大缓解地球上能源紧张的局面。人类的长远目标是在月球和火星上建立居住区。为此,美国航宇局已打算把国际空间站作为验证火星探索技术的场所。
总之,国际空间站将成为21世纪人类开发高远位置资源,利用微重力、高真空和高洁净的环境进行各种科研和应用试验的大型载人太空基地。它有可能在一些前沿学科上取得突破性进展,为人类带来巨大效益。例如,国际空间站将加速微重力走向商业化的过程(空间通信与遥感现已成了商业竞争点),为建设未来的太空工厂奠定基础,为发展全球经济创造新的增长点。美国已打算通过国际空间站的部分商业化,争取每年收益9亿美元。
国际空间站的高投入、高风险是否能得到在科技、经济和政治上的高回报,还需人们拭目以待。