二十年前，三位探險(xiǎn)家到達(dá)國(guó)際空間站，標(biāo)志著人類在地球以外永久存在的開(kāi)始。

當(dāng)羅賓·加滕斯該機(jī)構(gòu)于1985年被NASA聘用，該機(jī)構(gòu)剛剛宣布了一個(gè)名為Freedom的太空站的計(jì)劃，而這位年輕的化學(xué)工程師被聘請(qǐng)來(lái)幫助解決其最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。NASA工程師具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以一次將宇航員在太空中存活幾天或幾周，但是新的空間站本來(lái)是永久性的。這意味著要設(shè)計(jì)生命支持系統(tǒng)，以連續(xù)多年為船員提供可呼吸的空氣和飲用水。這是一個(gè)艱巨的問(wèn)題，這要由加滕斯和她的同事來(lái)解決。

在接下來(lái)的幾年中，Gatens和她的團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同的生命支持概念進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并竭盡全力跟上該站不斷變化的設(shè)計(jì)變化。到1993年，美國(guó)宇航局的工程師在工程研究上已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)十億美元，并且該站經(jīng)歷了七次重大的重新設(shè)計(jì)。那一年，整個(gè)計(jì)劃避免在國(guó)會(huì)中被單票表決取消。加滕斯花了近十年的時(shí)間來(lái)維持生命的系統(tǒng)永遠(yuǎn)不會(huì)用于自由。但這將在國(guó)際空間站上找到新的生活，這是克林頓政府提出的通過(guò)在十幾個(gè)國(guó)家之間分擔(dān)費(fèi)用來(lái)挽救該計(jì)劃的提議。

“這是一項(xiàng)激動(dòng)人心的計(jì)劃，從過(guò)山車的早期階段開(kāi)始就可以看到它完成，并且研究開(kāi)始取得成果，”加滕斯說(shuō)。他現(xiàn)在是國(guó)際空間站的代理主任?！岸椅覀儗⒗^續(xù)擴(kuò)展其功能，不僅用于商業(yè)用途，而且用于勘探用途。這是一個(gè)很棒的程序?！?/p>

ISS的第一個(gè)模塊-稱為Zarya的俄羅斯貨運(yùn)模塊和用作加油站餐廳的美國(guó)模塊-Unity于1998年啟動(dòng)。不到兩年后，剛起步的國(guó)際空間站將迎來(lái)第一批訪客。2000年10月31日上午，美國(guó)國(guó)家航空航天局的宇航員比爾·謝潑德（Bill Shepherd）和俄羅斯宇航員謝爾蓋·克里卡列夫（Sergei Krikalev）和尤里·吉先科（Yuri Gidzenko）從俄羅斯的貝科努爾（Baikurur）航天飛機(jī)升空了兩天，前往了該站。他們于11月2日抵達(dá)，開(kāi)始了四個(gè)半月的逗留，標(biāo)志著人類在低地球軌道上不間斷的存在的開(kāi)始，直到今天。

在過(guò)去的二十年中，來(lái)自19個(gè)國(guó)家的240多人訪問(wèn)了國(guó)際空間站。這些宇航員不僅完成了該站的建設(shè)，而且還進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，改變了我們對(duì)生物學(xué)，物理學(xué)和化學(xué)的理解。當(dāng)他們不忙于播放音樂(lè)或拍攝令人驚嘆的地球照片時(shí)，他們?yōu)榈偷剀壍郎戏比A的經(jīng)濟(jì)奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，美國(guó)航空航天局已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向在月球和火星上建立長(zhǎng)期的人類存在，國(guó)際空間站的宇航員正在測(cè)試將其實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

在空間站進(jìn)入軌道的第一個(gè)十年中，大部分時(shí)間都是致力于將其構(gòu)建成如今如此龐大的實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)?shù)谝慌鷻C(jī)組人員于2000年到達(dá)時(shí)，國(guó)際空間站僅有三個(gè)模塊組成。（三人到來(lái)前幾個(gè)月，就增加了俄羅斯人的生命支持模塊Zvezda。）自那以后，它已發(fā)展成一個(gè)足球場(chǎng)，現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)16個(gè)了。國(guó)際空間站在此容納了13人。一次，盡管通常船上只有三到六名機(jī)組人員。最后的主要模塊-沖天爐全景視口 2011年，國(guó)際空間站新增了“美國(guó)寧?kù)o”節(jié)點(diǎn)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生氧氣并循環(huán)水，這是生命支持系統(tǒng)，這標(biāo)志著空間站“利用期”的開(kāi)始，在此期間，空間站的使用者主要集中在實(shí)驗(yàn)上和站維護(hù)。

幾年前，國(guó)會(huì)已指定國(guó)際空間站的美國(guó)部分為該國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的最新成員，該實(shí)驗(yàn)室將負(fù)責(zé)處理所有非NASA的微重力研究。2011年，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）官員選擇了非營(yíng)利性太空科學(xué)發(fā)展中心來(lái)管理該實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)管理美國(guó)大學(xué)和公司研究人員的數(shù)百項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院合作選擇這些實(shí)驗(yàn)，每年飛行約50次。

ISS National的首席運(yùn)營(yíng)官Ken Shields說(shuō)：“我們?cè)谶@個(gè)站點(diǎn)上擁有這種出色的公私合作模式，可將其自身提供給NASA以外的其他組織，這些組織從事的微重力活動(dòng)可能與太空探索無(wú)關(guān)。”實(shí)驗(yàn)室?！霸诮⑦@些合作伙伴關(guān)系中，我們現(xiàn)在擁有能夠在車站上快速進(jìn)行技術(shù)研發(fā)并應(yīng)用成果的公司?！?br>

ISS國(guó)家實(shí)驗(yàn)室處理基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)。在每年收到的數(shù)百次詢問(wèn)中，實(shí)驗(yàn)室只能飛行幾十種有效載荷，而這些載荷屬于人們感興趣的幾大類，例如遙感或生命科學(xué)。而像Lawrence Livermore或Argonne這樣的世界各地的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室可能有數(shù)千名員工，ISS國(guó)家實(shí)驗(yàn)室只有少數(shù)NASA成員。ISS國(guó)家實(shí)驗(yàn)室代理首席科學(xué)家邁克爾·羅伯茨（Michael Roberts）說(shuō)：“我們非常依賴宇航員來(lái)執(zhí)行實(shí)驗(yàn)?！?他說(shuō)，宇航員的時(shí)間有限，他們還承擔(dān)著執(zhí)行NASA自己的實(shí)驗(yàn)并照顧太空站的任務(wù)，這給其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)了各種獨(dú)特的挑戰(zhàn)。僅將實(shí)驗(yàn)掌握在手中會(huì)帶來(lái)后勤上的困難。羅伯茨說(shuō)：“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，打包，放進(jìn)火箭，將其發(fā)射到遙遠(yuǎn)的目的地，轉(zhuǎn)移，激活，關(guān)閉，收集和發(fā)送回去，這并非易事。”說(shuō)。

國(guó)際空間站上的科學(xué)或技術(shù)有效載荷可能涉及從制造火球到種植大麥的任何事情，但是美國(guó)宇航局的管理人員已經(jīng)選出了一些他們認(rèn)為最有可能在近地軌道進(jìn)行研發(fā)的核心領(lǐng)域。例如，在微重力下制造具有制造易碎材料（如易碎玻璃）的優(yōu)勢(shì)，可以顯著提高海底電纜的性能。但是可以說(shuō)，最令人興奮的應(yīng)用是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。用芯片上的器官進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最終可以根除動(dòng)物試驗(yàn)并加快藥物開(kāi)發(fā)?？梢岳梦⒅亓Νh(huán)境來(lái)培養(yǎng)3D細(xì)胞組織模型（稱為類器官），這對(duì)研究各種人類疾病非常有用。

去年，紐約干細(xì)胞基金會(huì)的研究人員瓦倫蒂娜·福薩蒂（Valentina Fossati）向國(guó)際空間站發(fā)送了一些類器官，以研究帕金森氏病和微重力多發(fā)性硬化的關(guān)鍵細(xì)胞機(jī)制。Fossati對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞（參與神經(jīng)炎癥過(guò)程的神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞）在這些疾病中的作用特別感興趣。小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)它們的環(huán)境極為敏感，因此研究它們?cè)跊](méi)有重力的情況下的行為對(duì)更好地了解其在神經(jīng)退行性疾病中的作用至關(guān)重要。Fossati說(shuō)：“這實(shí)際上是關(guān)于疾病建模以及試圖了解大腦中正在發(fā)生的事情?！?“我試圖在盤子中重新創(chuàng)建的是神經(jīng)元如何死亡。沒(méi)有重力將很可能改變電池之間的情況。

除了幫助人類重返地球外，國(guó)際空間站還被證明是研究太空環(huán)境對(duì)人體影響的寶貴研究實(shí)驗(yàn)室。長(zhǎng)時(shí)間停留在微重力中會(huì)嚴(yán)重破壞骨骼和肌肉組織，并且存在長(zhǎng)期暴露于深空高輻射環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)。沒(méi)有國(guó)際空間站，研究人員將無(wú)法研究這些問(wèn)題，這對(duì)于確保宇航員返回月球并最終進(jìn)入火星時(shí)的安全至關(guān)重要。

“在我的整個(gè)職業(yè)生涯中，我一直都在使用生命支持系統(tǒng)，而ISS對(duì)此至關(guān)重要?！?Gatens說(shuō)。例如，在執(zhí)行火星任務(wù)時(shí)，即使零件出現(xiàn)故障，NASA也必須隨同船員一起發(fā)送關(guān)鍵部件的備件，以確保安全。但是如果沒(méi)有試驗(yàn)臺(tái)來(lái)研究這些部件的故障率，該機(jī)構(gòu)很可能會(huì)占用大量寶貴的貨物空間，并出于謹(jǐn)慎的考慮而浪費(fèi)了特派團(tuán)預(yù)算中多余的備件?！叭绻覀兊谝淮物w行國(guó)際空間站時(shí)曾試圖向火星執(zhí)行任務(wù)，那么我們?cè)谑》矫鏁?huì)充滿不確定性，”加滕斯說(shuō)?！巴ㄟ^(guò)我們?cè)趪?guó)際空間站上獲得的經(jīng)驗(yàn)，我們能夠?qū)⒊晒?zhí)行一次火星之旅所需的備件數(shù)量減少了幾次?！?/p>

加滕斯說(shuō)，國(guó)際空間站對(duì)于激發(fā)私人公司對(duì)低地球軌道的興趣也至關(guān)重要。去年，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在納斯達(dá)克證券交易所（Nasdaq Stock Exchange）宣布國(guó)際空間站“開(kāi)始營(yíng)業(yè)”，其對(duì)在實(shí)驗(yàn)室中促進(jìn)商業(yè)項(xiàng)目的關(guān)注開(kāi)始見(jiàn)效。美國(guó)航天局多年來(lái)一直依靠像Nanoracks這樣的私營(yíng)公司來(lái)開(kāi)發(fā)和操作用于科學(xué)有效載荷的設(shè)備，但它開(kāi)始吸引那些主要業(yè)務(wù)與太空無(wú)關(guān)的客戶。例如，今年年初，化妝品公司Estee Lauder的高管與NASA簽署了一項(xiàng)合同，住持照片拍攝在車站上刊登護(hù)膚霜廣告。明年，正在開(kāi)發(fā)世界上第一個(gè)商業(yè)太空站的Axiom Space將把湯姆·克魯斯（Tom Cruise）和其他三名私人宇航員帶到該站拍攝電影。

國(guó)際空間站已經(jīng)在地球上繞圈了很長(zhǎng)時(shí)間，因此很容易將這項(xiàng)技術(shù)和國(guó)際合作的卓越實(shí)驗(yàn)視為理所當(dāng)然。超過(guò)四分之一的世界人口從未知道沒(méi)有人在太空中。即使沒(méi)有科學(xué)，技術(shù)和醫(yī)學(xué)方面的所有進(jìn)步，也只有這樣，這是令人難以置信的成就。這個(gè)空間站可能再也不會(huì)存在20年了，而且本來(lái)就不是。人們一直認(rèn)為它是人類探索其他世界的墊腳石。星期一將是宇航員首次打開(kāi)艙蓋以來(lái)的20年。但是冒險(xiǎn)才剛剛開(kāi)始。