最近，由于担心国际空间站泄漏情况加剧恶化，美国宇航局开始部署紧急撤离航天员的准备工作。那么，国际空间站存在哪些危险隐患？紧急撤离航天员需要如何实施？未来载人航天活动、空间站和外星球基地建设从中可以获得哪些启示？
老态渐显 隐患浮现
国际空间站自1998年正式建设，2010年转入全面使用阶段。然而，根据美国宇航局今年9月发布的报告，目前国际空间站上至少存在50处“令人担忧的隐患”和4处裂缝，每天会泄漏超过正常标准1公斤左右的空气。而且，漏气问题不迟于2019年就被发现了，但美俄双方并未及时公布。
国际空间站对接飞船（左）和自带机械臂（中、右）均出现过裂缝和破洞
2020年下半年，美俄双方就漏气问题进行了两次舱段隔离检查，确定了漏气孔的具体位置。初期，漏气部位是2～3厘米长的曲线刮痕，宽度仅相当于头发丝。但其附近布置有各种支架和管道，导致航天员很难伸入修理工具，多次尝试使用密封剂和打补丁覆盖裂缝，效果并不理想。今年4月，国际空间站的空气泄漏速度一度达到每天约1.7公斤。更麻烦的是，美俄双方对造成漏气的具体原因意见不一，耽误了合作维修。俄方认为，应该是微振动导致舱壁金属疲劳而开裂。美方认为，裂缝可能与机械应力、环境暴露、残余应力等因素有关，不排除是舱段材料制造过程中存在缺陷。2020年，美俄双方表示，国际空间站的局部泄漏仍处于允许的范围内，暂时不会对航天员和空间站造成威胁。不过，如果漏气问题达到“无法维持”的水平，那么“问题区域”将被永久关闭。但是，如何定义“无法维持”？美俄双方迟迟未能达成一致。近期，美国宇航局官员改口称，漏气问题已成为日益老化的国际空间站面临的最紧迫问题，“可能会威胁到航天员的人身安全”。除了舱段漏气问题外，国际空间站上的仪器设备、工作器材也暴露了不少令人忧虑的迹象，严重影响航天员执行任务。比如，今年6月，国际空间站上的航天员先后两次遭遇舱外服漏水险情。当时，航天员穿戴好舱外服，打开气闸舱舱门，启动舱外服内部电池动力系统后，正准备出舱，断开连接舱外服的维修和冷却脐带管，却意外地发现舱外服漏水和冰晶流动现象。此前，航天员曾多次在太空行走期间遭遇头盔进水的“惊魂时刻”。去年10月，俄罗斯科学号实验舱的备用散热器发生冷却剂泄漏。俄方表示，这不会影响空间站及航天员安全。但是，近年来类似问题在国际空间站上频繁出现，二氧化碳清除装置、氧气补给系统等重要的生命维持设备同样面临状态老化、效率下降的问题。国际空间站的供电设备老化问题也相当严重。由于太阳能电池帆板暴露在宇宙辐射影响下，不时遭受微小陨石颗粒和日益增多的空间碎片撞击，服役状态不容乐观。早期太阳能电池帆板的预期寿命约为15年，但不少实际上服役超过20年。而且，随着国际空间站上用电负荷增大，频繁充放电明显降低了电池组的循环稳定性，发电功率也逐渐跟不上各种仪器的用电需求。前些年，航天员多次出舱为国际空间站更换了一批太阳能电池帆板，但并未彻底解决缺电问题。更麻烦的是，随着使用时间延长，热胀冷缩逐渐破坏了国际空间站的结构紧密性，宇宙辐射和空间碎片撞击必然会造成其整体密封性能下降。
超期服役 筹划退路
一系列设备老化问题在很大程度上是国际空间站超期服役的必然结果。按照20世纪90年代规划方案，国际空间站的设计服役时间是15年。事实上，国际空间站的建设时间超出预期，两次延长服役后，目前计划运行到2030年左右，一些设施逐渐不堪重负。
国际空间站内部设备布置显得陈旧杂乱
根据美国宇航局的报告，国际空间站上有588个部件超期服役，它们的可靠性和安全性均无法得到保证，随着服役时间延长，维修时间及成本也会显著增加。特别是在当前国际空间站漏气问题日益严峻、国际航天合作横生波折的背景下，多国航天员恐怕很难齐心协力地迅速找到并修补好泄漏点。另外，超期服役意味着，国际空间站的整体设计理念和技术水平很可能难以满足载人航天的新需求。比如，能源系统和控制系统的技术更新进程可能会受到限制。如果国际空间站真的出现危及安全运行甚至引发解体的严重故障，那么航天员紧急撤离事宜就是有关国家必须考虑的重要问题。以美国航天员撤离准备工作为例，一方面，虽然俄罗斯联盟飞船尚可使用，但国际形势变化明显加剧了美俄航天合作的“裂痕”，相关分歧有可能导致关键时刻双方无法有效协调，撤离工作难以及时“跨国”开展。另一方面，理论上可以搭载7名航天员的美国载人龙飞船限于安全因素，仅配备了4个正式座位。这意味着，乘坐俄罗斯飞船上天的那名美国航天员面临较大风险。为此，美国宇航局紧急要求对接于国际空间站上的载人龙飞船在装载货物区域临时增加1个所谓“托盘座椅”，在万不得已的情况下运送5名航天员返回地球。不过，载人龙飞船临时增加1名乘员后能否安全稳定飞行，而国际空间站万一出现失控、解体等迹象，对接机构释放飞船是否安全顺利，诸多细节问题仍在考验多国航天科研人员。作为“治本之策”，多国正在积极规划“后国际空间站时代”的载人航天项目。俄罗斯计划于2027年部署本国空间站首个舱段，2028年将入驻首批航天员，2032年有望完成整体建设工程。美国宇航局支持商业航天力量筹建多个商业空间站，吸引欧空局、日本等国际多方参与，最早将于明年启动初始部署工作。
吸取教训 未雨绸缪
国际空间站运营过程中，设备老化及超期服役成为安全隐患的主要根源。吸取这些教训后，未来空间站和外星球基地应在设计和建造阶段就充分考虑到长期运行需求以及“大动干戈”修理面临的困难，合理选用高质量材料和更先进的设计方案，尽量提升运行期间的稳定性和安全性。同时，未来空间站和外星球基地运营方必须加强对设备、系统维护力度，应用新技术成果，确保关键设备在设计寿命期间保持较出色的运行状态。为了充分预防风险，运营方应借助技术进步和管理改善措施，建立起完善的监测和维护机制，及时发现并消除潜在隐患。
未来空间站设计应重视简洁性和可维护性国际空间站为了彰显多国合作理念，整体结构、系统标准和组件配套相对复杂，加上规划者对于未来太空任务的畅想偏向乐观，因此选择了庞大的桁架结构，显著提升了维护和管理难度。未来空间站和外星球基地的拓展和新建计划或许应该适当转变思路，采用模块化设计，更加注重设施、结构的简洁性和可维护性，从源头上降低运营成本和风险。此外，国际空间站漏气事件充分暴露出国际合作与沟通的重要性和复杂性，背后涉及技术成熟度、多方协作调查、决策与资源分配等。面对太空探索固有的风险和不确定性，各国航天机构乃至竞争激烈的商业航天新势力均有必要加强合作，共同应对挑战。也就是说，未来空间站和外星球基地可以在条件允许的前提下邀请更多国家和国际组织参与建设、运营，共享信息、技术和资源。至于紧急撤离措施，国际空间站的运营经验表明，完善的应急预案是保障航天员生命安全的关键。无论是空间站部署，还是外星球基地建设，必须在规划之初就准备好应急预案和处置流程，相关设施也要留下余地，确保航天员在紧急情况下安全撤离。同时，航天员乃至“门槛”更低的太空游客必须重视应急培训，提高紧急应对能力和自救互救技能。总之，随着新一轮航天探索时代来临，各方有必要加强技术创新和人才培养，拓展国际合作，推动载人航天事业安全地可持续发展。
