国际空间站确立科学使命为人类提供一个长期在太空轨道上观测机会

2019-05-09 10:02:58来源：中国科学报

本报讯国际空间站从来就不被认为是一个从事科学研究的温床，尽管美国和其他国家花费了1000多亿美元来建造它。在它狭窄的空间里，宇航员研究着微重力的生物效应，而一些天体物理实验则被安排在外部进行。但在国际空间站建成20年后，它终于获得了一项科学使命：俯视它的故乡——地球。

国际空间站现在安装了5台观测地球的仪器，今年还将有两台加入其中。其中之一是美国宇航局(NASA)的轨道碳天文台3号(OCO-3)，携带它的“龙”飞船已于5月4日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，执行例行补给任务。OCO-3的发射也标志着一场胜利——总统唐纳德·特朗普曾多次提议取消这架探测器，但每次都被国会否决。

国际空间站并不是OCO-3的理想平台，后者更适合安装在一颗独立飞行的卫星上。事实上，“这可能不是一个完美的平台”。今年2月退休的NASA地球科学部门前负责人Michael Freilich说。但与发射一颗卫星相比，在国际空间站上安装仪器要便宜得多——OCO-3耗资1.1亿美元，是2014年作为一颗独立任务卫星发射的OCO-2成本的1/4。

经历了两次重大的发射失败——OCO初始卫星于2009年坠入印度洋，以及2011年用于追踪大气粒子的荣耀号卫星的坠落，节省下来的资金帮助NASA维持了其地球科学任务的广度。尽管Freilich建造OCO-2得到了支持，但其他几颗计划中的卫星的成本却翻了一番，从而将较小型的任务置于危险之中。

大约在这个时候，日本向国际空间站增加了一个模块。其平整的平台对于10个即插即用仪器来说是一个很好的去处。Freilich说，如果把地球观测仪器放在那里，能够让NASA用一小部分成本获得大量的科学成果，这似乎是一笔不错的交易。“每个人都将从中受益。NASA的人类项目将展示空间站的效用”，而地球科学部将进行更多的实验。

像OCO-2一样，OCO-3携带了一个光谱仪，可以监视二氧化碳吸收的光的波长，从而提供从国际空间站到地表路径上所有二氧化碳分子的数量。根据不同地区二氧化碳浓度的变化，这些任务可以绘制出一些碳排放源和植物吸收的分布图。但是考虑到大气中已经存在大量的二氧化碳，这些测量是非常困难的。

但是国际空间站也有一个关键的限制因素：空间。3年后，OCO-3可能会在日本模块上被替换掉。加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室项目科学家Annmarie Eldering说，NASA和日本已经在讨论下一步的计划。她说，“他们会把卫星放入大气层中烧掉。”

然而，能够以更低的成本同时对地球进行多次测量的天基平台将继续存在。喷气推进实验室工程师Rudranarayan Mukherjee正在开发一个名为“科学站”的概念空间站——这是一个带有桁架和机械臂的微型机器人空间站，可以在低轨道上搭载十几个地球观测仪器。Mukherjee说，空间站“已经显示出在近地轨道作为一个共享资源平台的好处”。他说，NASA还没有对这个概念做出承诺。但他补充说，“人们可以立即看到，是的，我知道它是如何运作的。”

国际空间站是一个由6个国际主要太空机构联合推进的国际合作计划。参与该计划的共有16个国家或地区组织。国际空间站作为科学研究和开发太空资源的手段，为人类提供一个长期在太空轨道上进行对地观测和天文观测的机会。(赵熙熙)

标签：