今天至18日，国际空间站将经过南京上空，如一颗星辰般划过天际。然而，这座已经运行了20多年的空间站也将迎来“退休”。前不久，美国国家航空航天局宣布国际空间站将继续服役至2030年，然后于2031年1月坠落到太平洋一个名为“尼莫点”的无人居住海域。
“尼莫点”在哪？国际空间站和中国空间站有何不同？为什么要引导坠毁？“天宫”里都有哪些小秘密？《科技周刊》记者特邀江苏航天领域专家进行解读。
01
空间站：
制备新物质材料的“温床”
1998年，国际空间站开始建造，2001年完工直到现在，它已经在距离地球400公里的轨道上运行了20多年。
国际空间站由美国国家航空航天局、欧洲航天局、俄罗斯联邦航天局、加拿大航天局和日本宇宙航空研究开发机构等共同合作开发。在此后的20多年里，各种不同功能的模块陆续被安装到空间站上，逐渐组成今天长73米、宽109米、总质量达400多吨的庞然大物。
“国际空间站是一个大型空间实验室，它涵盖了物理科学、生物学与生物技术、技术开发与验证、人体研究、地球与空间科学以及教育活动与推广6大研究领域。”江苏省天文学会科技传播专家、南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师总结道。
“对于科学家来说，太空可谓是理想的实验场。”汤靖师说，国际空间站是在微重力环境下长期研究物理现象的理想场所,可以研究微重力环境下各种物理和化学过程，制备在陆地条件下无法获取或难以获取的新物质与材料。同时，微重力环境下，细胞核组织生长方式与形状可能与地面不同。这对于生物学研究生命科学基本问题和开发生物科学新产品有着重要帮助。
国际空间站在20年内取得了许多的科研成果。阿尔法磁谱仪是一个计划安装于国际空间站上的粒子物理试验设备，由丁肇中教授构思设计，中国与法国、意大利共同建造。其目的在于探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。2011年5月16日，阿尔法磁谱仪随“奋进”号航天飞机升空。目前，阿尔法磁谱仪已经收集了超过900亿宇宙线事例。
在著名的双胞胎实验中，斯科特和他的双胞胎哥哥马克共同参与了该实验计划。斯科特·凯利在国际空间站上度过了创纪录的340天8小时42分钟。马克·凯利留在了地球上。科学家们期望通过对比他们两人的身体变化，能更进一步地了解太空生活对人体的影响。除此之外，还有空间DNA测序和空间蔬菜种植等重要成果。
在谈及中国空间站和国际空间站的不同时，汤靖师表示，两者在设计时的出发点就不一样。“国际空间站是一个国际合作的产物，由美国、俄罗斯等国家共同建设和运营。而中国空间站则更符合我国自身的需求。这一点会体现在空间站的体量上和设备上。” 此外，国际空间站的核心舱曙光号已经有20年的历史，中国空间站核心舱“天宫一号”在设备上会相对更加先进一些。
但空间站并不是越大就一定越好。“空间站的运营和维护成本十分高昂，相对于共同运营、共担风险的国际空间站，中国空间站更需要找到一个能够维持长期运营的折中点。” 汤靖师说。
02
终点太平洋：
2031年国际空间站将被引导坠毁
其实按最初的设计，国际空间站本应于2015年退役，但之后服役期两次延长，计划延至2024年。然而，美国国家航空航天局近日宣布，它将继续服役至2030年。由于体积庞大，不会在大气中完全燃烧，国际空间站将于2031年1月坠落到太平洋一个名为“尼莫点”的无人居住海域。
所谓的“尼莫点”，又叫做“海洋难抵极”，这是科学家确定的地球表面距离所有大陆最远的地方。人类很少会踏足这里，最近的大陆陆块与当地也要相隔2600千米之遥。许多在大气层中无法完全燃烧的航天飞行器碎片集中在这一区域坠落。据统计，自1971年以来，美国、俄罗斯、日本和其他国家已在这里沉没了超过263块太空残骸。所以“尼莫点”又得到了一个绰号——“航天器的墓园”。
汤靖师介绍，来“尼莫点”的航天飞行器也只是少数。“一般而言像卫星这类小型的飞行器在设计建造之初就会考虑到如何去弃置，无须回收的卫星会选择耐热性不是特别强的材料，保证其在大气层坠落中完全烧毁，不留残骸。”
就在本月初，美国太空探索技术公司的猎鹰9运载火箭从美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空，搭载了49颗星链卫星。但由于遭到强烈的太阳耀斑活动而导致40颗卫星入轨失败。40颗卫星坠落时全部于大气层中烧毁，并无残骸。
此外，美国国家航空航天局还详细说明了国际空间站最后时刻的终结规划。虽然国际空间站的服役寿命将在2031年1月结束，但相关工作可能会提前一年或更早时间就开始进行。在国际空间站脱轨前的最后几天，一些航天器将被派往国际空间站，不配备人员，只是帮助将其推向地球。这一过程可以由三个俄罗斯“进步号”航天器和一个诺斯罗普·格鲁曼“天鹅座”航天器共同完成。
03
“黄金十年”：
注入商业资本继续深空探测
2月初，美国国家航空航天局发布的“国际空间站过渡报告”中，详细说明了未来十年国际空间站瞄准实现向商业服务平稳过渡的运行目标、发展近地轨道商业经济供需双方采取的步骤以及过渡所需的技术步骤和预算。
“随着美国商业载人和货物运输系统上线，国际空间站比以往任何时候都更加繁忙。”这份报告说，国际空间站正进入第三个、也将是最硕果累累的十年应用期，包括科学研究、商业价值开发和全球合作。在第三个“黄金十年”中，国际空间站的目标是验证支持深空探索的探测技术与人类研究技术，继续为人类带来医学和环境上的福祉，为近地轨道的商业前景奠定基础。
目前，美国国家航空航天局已签订了一份将商业模块与空间站对接的合同，将把国际空间站过渡为一个或多个近地轨道商业运营目的地（CLD）。美国工业界正开发这些CLD进行运营。对于商业资本加入国际空间站，汤靖师表示，将商业性质的一些模块加入到国际空间站的运营中有它自己的优势，一方面可以减轻国家运营和维护空间站的成本，另一方面商业的资本非常适合进行一些大胆的探索，进行“试错”，为技术的发展提供帮助。
有人担忧，中国空间站官方公布的使用寿命只有10年，而国际空间站的使用寿命已经达到了20年，是不是代表着我们的技术不行？其实这是一种误解。
汤靖师介绍，现在所说的使用寿命10年并不代表中国空间站只能使用10年，不排除通过定期维护和更新设备会延长空间站使用时间。
汤靖师解释，决定空间站寿命的因素有许多，除了空间站结构材料的寿命外，还要考量技术设备迭代和运营维护成本等等。“国际空间站的使用寿命已经达到了20年，但它也许还能用更久，只是出于运营和维护成本的压力，或是考虑到设备的迭代更新等因素，将它的使用寿命定为30年，同时再规划建设新的空间站。所以，决定空间站这样的硬件到底能使用多少年，可以有许多不同的解读。”
同理，中国空间站目前公布的使用寿命10年可能只是保守的预估，有较大的回转余地。并且，中国空间站由我们自主运营，在空间站的使用规划上更贴合我国的发展情况。也许当技术发展到维护、更新现有设施不再划算时，我们可以期待崭新的空间站进入太空。
链接：
如何在地球上观测空间站
国际空间站和中国空间站都是在380公里到400公里的轨道高度每90分钟环绕地球一周，航天员们每天可以看到16次日出和日落。由于体积庞大，轨道高度不高，所以在地球上的大多数地方都有机会亲眼看见国际空间站和中国空间站。
近期，我国感兴趣的公众可使用“天文通”“简单夜空”等微信小程序或专业APP查看自己所在地空间站过境的时间、方位角和亮度等信息，选择其中高度适宜、亮度较高的过境机会来观测。“天文通”微信小程序查询结果显示，2月16日至2月18日，国际空间站都经过南京上空。2月20日至2月24日，中国空间站都经过南京上空。
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