一張圖告訴你誰(shuí)在國(guó)際空間站上做了什么研究。

　　二十年前的本周，即2000年11月2日，三名宇航員打開(kāi)了新建成的國(guó)際空間站的大門，漂浮了進(jìn)去，從此開(kāi)啟了人類在這個(gè)太空前哨上的長(zhǎng)期生活和工作。

2019年，宇航員Christina Koch在國(guó)際空間站上進(jìn)行太空行走。來(lái)源：NASA/Alamy。

　　在此期間，國(guó)際空間站上的宇航員進(jìn)行了大約3000次科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究涵蓋一系列學(xué)科，包括基礎(chǔ)物理學(xué)、地球觀測(cè)和生物醫(yī)學(xué)研究（見(jiàn)“在軌研究”）。國(guó)際空間站上的科學(xué)研究一度被批評(píng)為意義相對(duì)不大，與地球上人們的生活沒(méi)什么關(guān)系，但隨著宇航員投入更多的時(shí)間，國(guó)際空間站上的科學(xué)研究已經(jīng)開(kāi)花結(jié)果。成果包括深入認(rèn)識(shí)了人類和動(dòng)物是如何適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的空間飛行的；材料在空間中的表現(xiàn)（見(jiàn)“高空飛行科學(xué)”）。

　　如今，國(guó)際空間站上擠滿了現(xiàn)代化的研究設(shè)備，包括最近安裝的一臺(tái)頂級(jí)共聚焦顯微鏡。10月30日，目前在國(guó)際空間站上的美國(guó)宇航局宇航員、生物學(xué)家Kate Rubins在接受媒體提問(wèn)時(shí)，在接近零重力的環(huán)境中漂浮著說(shuō)：“這就像把一整個(gè)世界一流的大學(xué)縮小到空間站的大小?！痹谶^(guò)去的一周里，Rubins在空間站上研究了一個(gè)植物生長(zhǎng)室，并在開(kāi)展一項(xiàng)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試液滴在微重力下如何與表面相互作用。  

　　空間站上的大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)旨在研究物體在微重力下的不同運(yùn)作方式，如火焰燃燒的方式或小鼠細(xì)胞的發(fā)育方式，以了解這些經(jīng)驗(yàn)是否可以應(yīng)用于地球上的新技術(shù)或藥物。其他實(shí)驗(yàn)則利用空間站在低地軌道上的位置，俯瞰地球或眺望太空。

　　高空飛行科學(xué)

　　國(guó)際空間站上的一些著名實(shí)驗(yàn)：

　　冷原子實(shí)驗(yàn)室。物理學(xué)家今年報(bào)告說(shuō)，他們利用這一設(shè)施首次在太空中創(chuàng)造了一種被稱為玻色-愛(ài)因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate）的異常物質(zhì)狀態(tài)。他們研究了原子集體在微重力下的表現(xiàn)。 

　　阿爾法磁譜儀。這個(gè)附在國(guó)際空間站外部的宇宙射線探測(cè)器，可以搜尋暗物質(zhì)粒子。2019年，宇航員不得不進(jìn)行一系列難度很大的太空行走，以修復(fù)這項(xiàng)耗資20億美元實(shí)驗(yàn)的損壞的冷卻泵。

　　嚙齒類研究。無(wú)數(shù)的小鼠和大鼠已經(jīng)飛上了空間站。在2019年的一項(xiàng)研究中，日本研究人員報(bào)告說(shuō)，雄性小鼠在國(guó)際空間站的籠子里漂浮了35天后，仍然可以生育健康的后代。

　　太空中的植物。美國(guó)宇航局的宇航員Don Pettit于2012年在國(guó)際空間站上記錄了西葫蘆在太空的生長(zhǎng)。更重要的是，宇航員已經(jīng)能夠種植生菜和其他蔬菜，以改善他們?cè)谔罩虚L(zhǎng)時(shí)間駐留期間的飲食。

　　雙胞胎研究。美國(guó)宇航局利用擁有同卵雙胞胎宇航員的優(yōu)勢(shì)，監(jiān)測(cè)太空飛行對(duì)人體造成的變化。2015-16年，Scott Kelly在國(guó)際空間站上度過(guò)了近一年的時(shí)間，而他的兄弟Mark則留在地球上。目前已發(fā)現(xiàn)待在空間站上的雙胞胎出現(xiàn)了基因表達(dá)變化。 

　　軌道碳觀測(cè)衛(wèi)星-3。該儀器安裝在空間站外，指向地球，在繞地運(yùn)行的過(guò)程中跟蹤二氧化碳的排放情況。

　　“我最喜歡的實(shí)驗(yàn)其實(shí)與人類健康有關(guān)，”美國(guó)宇航局前首席科學(xué)家、美國(guó)國(guó)家航空航天博物館館長(zhǎng)Ellen Stofan說(shuō)，“很多人并不知道宇航員在國(guó)際空間站上，圍繞人類健康做了多少研究?！?/p>

　　從國(guó)際空間站項(xiàng)目的最初階段開(kāi)始，科學(xué)家們就研究了宇航員在太空的健康狀況，目的是確保他們的肌肉質(zhì)量不會(huì)損失太多，也不會(huì)受到太多輻射。但空間站上的研究范圍其實(shí)已經(jīng)擴(kuò)大了很多，例如研究重力如何影響被稱為T細(xì)胞的白細(xì)胞的激活，這種白細(xì)胞有助于增強(qiáng)人的免疫系統(tǒng)。Stofan說(shuō)，知道宇航員的免疫系統(tǒng)為何會(huì)以及如何在太空中受到抑制，可以幫助地球上的科學(xué)家開(kāi)發(fā)更好出的醫(yī)療藥物。 

　　國(guó)際空間站項(xiàng)目涉及美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本和11個(gè)歐洲國(guó)家的合作，它將至少運(yùn)行到2024年，目前正在討論將其延長(zhǎng)到2028年。