国际空间站确立科学使命 以更低成本观测地球

国际空间站照片来源:美国航天局

国际空间站从未被认为是科学研究的温床，尽管美国和其他国家花费了1000多亿美元来建造它。在狭小的空间里，宇航员研究微重力的生物效应，而一些天体物理实验则安排在室外。但是在国际空间站建成20年后，它终于完成了一项科学使命:俯视它的故乡——地球。

国际空间站现在配备了五个地球观测仪器，今年还有两个将加入。其中之一是美国航天局的轨道碳观测站3 (OCO-3)，其“龙”号宇宙飞船于5月4日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，用于例行补给任务。OCO-3的发射也标志着一场胜利——唐纳德·特朗普总统多次提议取消调查，但每次都被国会否决。

国际空间站不是OCO-3的理想平台，后者更适合安装在独立飞行的卫星上。事实上，“这可能不是一个完美的平台”。今年2月退休的美国宇航局地球科学部前负责人迈克尔·弗莱里奇说。然而，与发射卫星相比，在国际空间站安装仪器要便宜得多——OCO-3的成本为1.1亿美元，是2014年作为独立任务卫星发射的OCO-2成本的1/4。

在两次重大发射失败后——2009年OCO的第一颗卫星坠入印度洋，2011年Glory的用于跟踪大气粒子的卫星坠毁，这些节省帮助美国宇航局维持了其地球科学任务的广度。尽管弗赖利希支持OCO-2，但其他几颗计划中的卫星的成本却翻了一番，使较小的任务面临风险。

大约在这个时候，日本在国际空间站增加了一个模块。它的平板平台是放置10种即插即用乐器的好地方。弗雷利奇说，如果地球观测仪器被放置在那里，美国航天局将能够以很低的成本获得大量的科学成果，这似乎是一笔不错的交易。“每个人都会从中受益。美国宇航局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携带一个分光计，可以监测二氧化碳吸收的光的波长，从而提供从国际空间站到地面的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，这些任务可以绘制一些碳排放源和植物吸收的分布图。然而，考虑到大气中已经存在大量的二氧化碳，这些测量非常困难。

但是国际空间站也有一个关键的限制:空间。三年后，OCO-3可能会在日本模块上被替换。加利福尼亚帕萨迪纳喷气推进实验室的项目科学家安玛丽·埃尔德林说，美国航天局和日本已经在讨论下一步。她说，“他们会把卫星放入大气层并将其烧掉。”

然而，能够以较低成本同时多次测量地球的天基平台将继续存在。喷气推进实验室的工程师Rudranarayan Mukherjee正在开发一个名为“科学站”的概念性空间站，这是一个带有桁架和机械臂的微型机器人空间站，可以在低轨道上携带十几个地球观测仪器。慕克吉说，空间站“已经展示了作为低地球轨道资源共享平台的好处。”他说美国宇航局还没有对这个概念做出承诺。但他补充道，“人们可以立即看到，是的，我知道它是如何工作的。”

国际空间站是由六个主要的国际空间机构共同推动的国际合作项目。共有16个国家或地区组织参加了该计划。作为科学研究和开发空间资源的手段，国际空间站为人类提供了在空间轨道进行长期地球观测和天文观测的机会。(赵茜·Xi)

《中国科学日报》(2019-05-09第二版国际版)