來自國際空間站的新成果新技術

文/ 松堂

自1998年11月20日，國際空間站的第一個組件——曙光號多功能貨艙發射升空，國際空間站已經在軌道上運行了21年。國際空間站由于特殊的位置和微重力環境，運行期間進行了大量的科學實驗和研究，產生了很多造福于人類的新技術，下面我們就來盤點一下來自國際空間站上的新成果、新技術。

清潔飲水技術

人類每天都要喝水，但世界上有很多人還無法得到清潔的飲用水，國際空間站上其實也面臨著一樣的困難。但是通過淡水再生系統和貨運飛船補充，國際空間站上不但有了充足的飲用水，而且持續運行了20多年。這樣的技術能不能用在地球上呢？當然是可以的，不過要解決一個重要的問題，就是成本。載人航天的淡水供應可以不計成本，在地球上給普通人喝就不行了。

我們先來看國際空間站上的水再生系統。它屬于環境和生命控制保障系統的一部分，由美國宇航局馬歇爾飛行中心負責研制，為航天員提供空氣和水。再生水所用的原料來自航天員的生活廢水——當然包括小便。目前，一些國際援助組織正在和美國宇航局合作，為邊遠村莊和受災地區提供基于國際空間站技術的水凈化和過濾系統。

▲國際空間站上的機器人航天員

提升機器人技術

國際空間站上不但有人類航天員，還有機器人，而且不止一個。比較大型和復雜的就有五個：在站內活動的一個和在站外活動的兩個。站內的那個就是著名的、分成兩截上天的“機器人航天員”；站外的則是“加拿大臂二號”和“右手”，還有日本機械臂和歐洲機械臂。除了它們，站內還有幾個只具備對答功能的機器人。站外的幾個機械臂在國際空間站建設期間發揮了重要作用。如今，“加拿大臂二號”依然承擔著接待貨運飛船的重任，每當龍飛船或者天鵝座飛船來訪，都要先靠近國際空間站，然后用機械臂把它們抓住，拖到對接口附近對接。

國際空間站機器人基本達到了當今人類機器人技術的最高水平。它反過來也對地面上的機器人研制產生了推動作用。通過技術轉移，一個叫做neuroArm的外科手術機器人誕生了，它可以安裝在核磁共振設備內部，一邊掃描一邊由醫生在外面遙控手術，據說操作精度可以超過人類外科醫生的手。至今，這種機械臂已經成功實施了35例手術。

眼科手術

現在的激光準分子角膜手術也用上了國際空間站的技術嗎？答案是肯定的。手術相關的激光技術，最早是用來跟蹤航天員的眼球，看看人類在失重環境下如何眨眼、保持眼球平衡、如何控制眼球運動。很快，科學家們發現，這項技術可以用在地球上。在手術的時候，人眼不可避免地要運動，因此必須設法讓激光束能不斷運動，始終聚焦在某個點上，否則手術就失敗了。引入這項技術之后，激光準分子手術的精度大幅度提高，如今已經廣泛應用在世界各地。

防止骨質流失、逆轉骨質疏松

在地球上，人們往往到了老齡才會面對骨質疏松的問題。而在國際空間站上，由于失重效應，航天員們每分每秒都在面臨顯著的骨質流失問題，這也成為國際空間站科研的一項重要內容。每個月，航天員都要失去骨質的1.5%，比地球上嚴重多了。為了解決這個問題，科學家們為航天員設計了多種鍛煉手段，包括所謂的高強度對抗性訓練。例如在空間站里設置的跑步機上，用橡皮繩索把航天員壓在跑道上，模擬回到地球之后所會承受的重力，幫助骨骼再生。同時，在宇航食品中加強鈣質和維生素D的攝入。這些措施起到了良好的效果，不但為地球上的骨質疏松患者帶來了福音，也為人類今后前往火星、小行星長期定居創造了條件。

從宇宙里觀測自然災害

從宇宙里能觀測地球上的自然災害，這是大家都很熟悉的事情。那么，為什么要用到國際空間站呢？航天員在太空中，可以用肉眼直接觀察到很多災害類型，特別是颶風、海嘯、森林火災、火山爆發等等，可以直接做出一些判斷，把信息提供給地面。當然，如果要進行更精確的量化觀察，還是要用到專業儀器設備。國際空間站上有一臺稱為“環境研究和可視化系統”的設備，它的特點是數據向全世界開放，人們可以用它來觀察洪水、火災、火山爆發和風暴，它特別針對熱帶風暴做了優化，成效顯著。

▲國際空間站上的加拿大二號機械臂