【科技.未來】促進科研與國際合作 國際太空站意義或比登月更大

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國際太空站的另一重要成就,是作為獨特的實驗室。在科研方面,國際太空站近年才開始上力。因為在2011年正式完工前,其實大部份時間都花在興建之上,當年首批太空人於2000年抵達時,國際太空站僅有三個模組。NASA太空人Peggy Whitson曾造訪國際太空站三次,合共停留665天,見證了太空站從建築工地演變成先進實驗室。2002年她首度駐站,任務是用站上的機械臂組裝設施;2007年的主要任務是建造和維修;到四年前再展開任務,站上可容納人數已增加至六人。生物化學家出身的她終於可把時間花在科學實驗上,進行幹細胞、癌症及骨骼研究。

由於太空處於微重力(microgravity)環境,國際太空站提供了獨特的實驗條件。例如美國在2005年將其位於站上的實驗室列入國家實驗室,包攬所有非NASA的微重力研究。一方面,國際太空站上進行了各式各樣的基礎和應用研究,涵蓋物理、生命科學、遙距感應,以及與太空船、衛星和材料相關技術開發。例如科學家曾研究以蛋白質結晶開發藥物、俗稱第五態的「玻色—愛因斯坦凝態」(Bose-Einstein condensate)、器官晶片(organ on a chip)、可令汽車引擎更環保的「冷火焰」、無重3D打印、濾水系統、太空種植綠葉蔬菜……Rubins形容太空站「完全為科學而設,就像把一所世界一流的大學,縮成太空站的大小」。

另一方面,當人類想前往火星或更遙遠之處,甚至長遠在太空生活,沒有什麼比國際太空站上的太空人更適合作為研究對象。過往在國際太空站誕生前,太空人大多只執行為期十天至兩周的任務,現在他們逗留半年已是等閒之事。這正好為科學家提供機會,研究長時期身處微重力環境或曝露於輻射下,會對人體構成什麼生理變化。例如NASA的「雙胞胎實驗」,科學家把在國際太空站連續逗留近一年的Scott Kelly與在地球上生活的孿生兄弟Mark Kelly比較,發現其「基因表達」(gene expression)、染色體末端的「端粒」(telomere)、腸道微菌叢、視覺及認知等出現或長久或短暫的變化。Scott Kelly形容:「整個國際太空站是一場實驗,人類到底可否安全和成功地在太空這個充滿挑戰的環境中長時間生活?若這是計劃的一大目標,我認為是非常成功的。」

當人類希望前往太空更深處,國際太空站上的太空人也成為重要研究對象。例如NASA的「雙胞胎實驗」觀察太空人長期逗留的生理變化。(NASA)

此外,站上科研將進一步受惠於商業太空公司崛起。在穿梭機計劃於2011年終止後,美國太空人改乘俄羅斯火箭及太空船升空。Montalbano在月初NASA的播客節目中指出,一般美、俄各派三人,這三名NASA太空人大約每周花35小時進行科學實驗。改乘SpaceX載具從本土出發,可令他們每次增派多一名太空人,分配到科研的時數增加至每周70小時。

刺激商業太空公司發展,也是國際太空站的另一成就。自由號從一開始就被視為將低地球軌道商業化的跳板。1982年的一則備忘,時任NASA署長James Beggs寫道,它是「長遠計劃的重要部份,以在商業利益和科研價值上取得平衡」。現在,諸如波音(Boeing)、SpaceX、Northrop Grumman等都已研製貨物和人員的運輸載具;Nanoracks、Made in Space等公司也在開展太空物流和生產服務。

相比美國當年盡快登陸月球,有學者認為,多國持續努力合作興建國際太空站,令人類駐留太空成為常態,並開啟商業可能性,其意義或許更大。(NASA)

當人類在上世紀六、七十年代已踏足約38萬公里外的月球,在距離地球表面大約350公里上空的國際太空站活動二十年又是否一種進步?太空歷史學家Robert Pearlman認為兩者意義不同,美國阿波羅任務只追求快速到達目的地,國際太空站卻探尋展開長久任務的可能:「國際太空站比阿波羅計劃或以前的任何努力,都展示出更大壯舉。在過去二十年,太空站從建造到營運,都需要前所未有的國際合作……要設計能持續使用、可靠地運作二十年的系統,正是國際太空站特有的挑戰。」

Pearlman還說,國際太空站為下一代探索者留下重要的遺產,對於這一代成長的人,人類在太空生活變成了理所當然,有助啟發他們繼續往這方向前進。「由於社交媒體和其他技術的出現,國際太空站還為大眾提供了無與倫比的機會參與現役太空任務,不論是網上虛擬式參與,還是極少數能參加太空飛行的參與者。這是史上第一次,大眾不但能夠收看,而且更可與太空人互動,或定期參與站上進行的科學活動。這可能是國際太空站對人類未來探索太空的最大貢獻。」

上文節錄自第240期《香港01》周報(2020年11月16日)《人類常駐20年 是時候離開國際太空站嗎?》。如欲閱讀全文請按此試閱周報電子刊,瀏覽更多深度報道。

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