国际空间站漏气陷入“危险状态”

        美国有线电视新闻网16日报道称，随着近日国际空间站漏气问题日渐严峻，美俄两国航天局已要求宇航员采取一系列紧急应对措施。目前，国际空间站里有3名俄罗斯宇航员和4名美国宇航员。美国“太空”网站称，俄罗斯计划于2028年退出国际空间站，而美国及其他合作伙伴则承诺将其运行到2031年。但现在，美国航天局可能需要加快计划了。
        国际空间站始建于1998年，是以美国和俄罗斯为主，日本、加拿大、欧洲航天局成员国等联合参与的国际合作项目。国际空间站设计服役期限至2015年，但两次分别延长至2020年和2024年，如今超期服役了近10年，部分设备的使用寿命明显超过了原先的设计期限。根据美国航天局的报告，国际空间站上有588个部件超期服役。
        国际空间站的裂缝如何产生？有何危害？
        国际宇航联合会空间运输委员会主席杨宇光介绍，由于空间站里面有很多具有震动的部件，这些震动有反复的应力变化，会导致金属疲劳。在经过一定的寿命期以后，金属材料就会失效，这是裂缝产生的一个很重要的原因。
        专家表示，泄漏的速率达到每天220克空气，并不会对航天员产生威胁，这相当于某个舱段外壳上有一个大小约0.1毫米的孔。目前，国际空间站的漏气速度远超过这一数字，而且还存在4处裂缝以及50处“令人担忧的隐患”。“老化问题日益严重，甚至目前的这些裂缝漏气问题有可能会威胁到航天员的安全。”
        相关报告提到的第一个隐患于2013年被发现。当时，一块太空碎片在太阳能电池板上撞击出一个小洞。3年后，宇航员在一扇窗户上发现了一个微小的圆形裂纹。NASA在2021年否认了舱体有“严重”裂缝的说法，称没有出现“影响乘员或空间站正常运行”的问题。在那之后，国际空间站又报告了数十处泄漏或裂缝，宇航员使用特殊胶带、医用纱布和密封剂进行了修复。
        风险评估等级为何最高？
        NASA监察长办公室已将国际空间站的风险评估等级提升至最高。NASA在14日发表的声明中透露，由于疑似裂缝非常小，肉眼不可见，而附近密布支架和管道，宇航员很难将工具伸入这些区域，从而增加了寻找漏点的难度。
        作为预防措施，NASA要求停靠在国际空间站的SpaceX的载人“龙”飞船临时安装一个额外的“托盘座椅”，用来搭载乘坐俄罗斯“联盟”号宇宙飞船抵达国际空间站的美国宇航员唐·佩蒂特。其他四个座位用于搭载执行Crew-9任务的两名宇航员以及之前因波音飞船故障而被迫滞留太空5个多月的两名美国宇航员。而国际空间站持续的安全问题还引发外界对美俄合作能力的质疑，双方在国际空间站的漏气原因和补救措施等方面存在严重分歧。
        俄“星辰”号服务舱对国际空间站有何意义？
        根据美国航天局初步调查，漏气问题很可能出在俄罗斯“星辰”号服务舱与货运飞船对接口的转移通道上。自发现漏气后，俄罗斯宇航员也用密封剂和打补丁的方法覆盖了所有已知裂缝，但依旧导致国际空间站陷入危险状态。
        对此，国际宇航联合会空间运输委员会主席杨宇光介绍：
        国际空间站的内部是由多个加压舱组成的。如果不是在关键的节点位置的话，某一个舱段即使出现失压，只要把它完全封闭，不影响空间站的整体运行。
        但是俄罗斯的“星辰”号舱除了能够供俄罗斯的航天员生活和居住以外，它还具有轨道保持以及变轨的能力。如果丧失这个能力的话，一旦有空间碎片撞击国际空间站，它就不能够进行变轨，规避机动。这对于空间站的安全来说非常致命。
        持续漏气5年   为何迟迟得不到解决？
        专家介绍，主要有两点原因：
        一是在于国际空间站非常庞大，有400多吨、十几个舱段，里面的整个生活空间比一架大型客机的内部空间还要大，而发生泄漏的可能是非常细小的孔，难以发现。
        二是国际空间站已经接近寿命末期，随着服役时间的延长，维修的时间以及成本也会增加，性价比不划算。
        据了解，目前，美俄双方均要求太空中的宇航员做好预防措施。例如存在泄漏问题的转移通道必须始终保持密封，只有运送补给的货运飞船与“星辰”号服务舱对接时才会临时打开。美国航天局也已要求停靠在国际空间站的美国载人“龙”飞船增加临时座椅，以备紧急撤离之需。
        报道称，国际空间站的漏气问题于2019年首次被发现，已经持续5年。但从今年开始，漏气速度“出现暂时性加快”。根据美国航天局10月底发布的报告，目前国际空间站存在4处裂缝以及50处“令人担忧的隐患”，每天有超过正常标准2—2.5磅（约合0.9—1.1千克）的空气泄漏。 ·今年4月，国际空间站的空气泄漏速度一度达到每天约3.7磅（约合1.7千克）。·随后俄罗斯宇航员用密封剂和打补丁的方法覆盖了所有已知裂缝，之后每天的空气泄漏量减少了约1/3，但仍没有停止。·美国航天局监察长办公室已将国际空间站的风险评估等级提升至最高。
        相关阅读
        滞留在国际空间站近半年   美国宇航员变成“锥子脸”
        滞留太空身体会“生变”吗？
        近段时间，美国女宇航员苏尼·威廉姆斯成了地球人颇为关心的“太空人”。滞留在国际空间站近半年的她在流传出来的照片上变成了“锥子脸”。11月12日，威廉姆斯通过视频回应称，她的健康无碍，“锥子脸”的原因是由于“体液转移”，其体重与进入国际空间站时一样，还通过健身增加了肌肉。
        解析①
        “体液转移”会不会形成“锥子脸”
        虽然威廉姆斯发视频称自己一切正常，但有媒体报道，美国航空航天局（NASA）一名“直接参与此次任务”的匿名员工透露，威廉姆斯滞留国际空间站期间“无法满足宇航员必须摄入的高热量饮食，现在她瘦得皮包骨，当务之急是帮助她稳定体重，并希望扭转这种局面”。
        威廉姆斯说她看起来消瘦只是因为“体液转移”，那么，“体液转移”是怎么一回事呢？体液转移在太空中经常发生。地球上的重力环境会使人的体液主要集中在下半身，但在太空的微重力环境中，体液会更多地分布于上半身，可能导致脸部肿胀和腿部消瘦。也就是说，体液转移会让头面部更大，显得更胖，却不太可能形成“锥子脸”。
        说到胖瘦，在太空中，传统的压力式体重秤是无法使用的，宇航员通常用一种特殊的质量测量仪来称重。质量测量仪采用直线加速度原理，依据牛顿第二定律来确定航天员的质量。测量时，航天员要固定在人体支架上，然后被推至特定位置，支架在复位过程中，由恒力机构（由凸轮、弹簧、定滑轮和钢丝绳等部件构成）施加一个恒定的力，促使航天员进行匀加速直线运动。在已知恒力的情况下，通过公式来计算质量。如果威廉姆斯在空间站使用这种测重方法，发现体重并没有大幅降低，则大概率表明她的身体没有大问题。
        此前有研究表明，由于宇航员的骨骼不像在地球引力作用下那样承受重力负荷，所以骨骼会慢慢脱钙并变得脆弱。平均来看，宇航员在太空中每个月会损失1%至2%的骨量，6个月最多损失10%（在地球上，老年男性和女性的骨量损失率为每年0.5%至1%）。这种情况可能增加宇航员骨折的风险，并延长骨折愈合时间。返回地球后，部分宇航员的骨量可能需要长达4年才能恢复正常。
        因此科学家认为，宇航员要保证安全，首先要避免肌肉和骨量流失。根据身体训练计划，宇航员每天要进行2.5小时的运动和高强度训练，包括使用安装在国际空间站健身房中的阻力运动装置进行一系列深蹲、硬举、划行和仰卧推举，以及定期在跑步机和健身自行车上锻炼。在饮食上，宇航员还需服用膳食补充剂，尽可能保持骨骼健康。
        解析②
        宇航员可能面临哪些太空风险
        目前在太空连续停留时间最长的宇航员是苏联的列里·波利亚科夫，为438天，美国宇航员弗兰克·卢比奥连续停留了371天，紧随其后的是美国宇航员斯科特·凯利，连续停留了340天。斯科特还有一位孪生哥哥马克·凯利，他们的基因相同。因此，科学家通过对这四人和其他宇航员的对比，获得的研究结果更有说服力。研究总体结果表明，宇航员长期生活在太空环境下，从微观的分子和基因到具体的生理和行为都会产生种种改变，根据风险的大小，由高到低可分为3级。
        在太空中的高级风险是基因和分子变化。比如，斯科特一些细胞里的染色体片段发生了突变、倒置，特别是与免疫系统有关的基因表达出现了异常。另外，他的染色体上的端粒也发生了变化，在太空期间端粒明显延长，在回到地球后端粒又加速缩短。斯科特回到地球后，基因中大约90%的变化复原。
        在太空中的中级风险是有心血管方面的改变和未来潜在的病变。宇航员处于失重状态时，体液分布与在地球上有很大不同，可能影响到心血管的生理功能。研究发现，斯科特的颈动脉出现扩张，颈动脉壁的最内两层出现增厚；视网膜脉管系统也有一定异常变化，可能会导致未来潜在的心脑血管疾病和视力障碍风险。
        在太空的低级风险主要体现在肠道菌群变化、体重变化、认知能力下降等方面。在人体内，超过90%的肠道菌群来自厚壁菌和拟杆菌。通过比对斯科特在太空中的肠道菌群发现，其厚壁菌变得更多，拟杆菌数量则有所降低，当返回地球后，两种细菌数量之间的比例逐渐恢复正常。斯科特的认知能力刚好相反，在太空正常，返回地球后反而有所下降，一段时间后才恢复正常。 文图综合央视新闻、北京日报