太空科普 太空站與太空旅行
作者：陳彥升
*國家太空中心
2015-06-21
太空站的設計經驗與技術發展
國際太空站是繼俄羅斯放棄「和平號」(Mir)太空站，並決定讓其返回大氣燒毀之後，最大規模、也是最為複雜的國際合作太空計畫。是基於之前累積的8座載人太空站的技術與設計經驗所規劃建造而成。人類設計與建造太空站的實現是由前蘇聯開始的，最早是1960年初期的「鑽石號」（Almaz）、1971年的「禮炮號」（Salyut），還有後來俄羅斯的1986年至2001年的「和平號」（Mi r），其間也有1973年至1979年美國建造的「太空實驗室」（Skylab）。由這些歷史記錄看來，俄羅斯在太空站的設計上是較有經驗的，也因此，在現今國際太空站系統中，俄羅斯段（Russian Orbital Segment, ROS）的模組結構設計有較多安全考量，較能抵抗太空碎片的撞擊，同時也備有調整飛行軌道高度的推進引擎系統，可以獨立自成一套太空站系統。而美國段（United States Orbital Segment, USOS）則較注重實驗操作的多樣性、太空人生活空間的設計改進，以及太空站電力與結構系統的擴充與完整性。
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國際太空站外觀（圖片來源：NASA）
國際太空站的主要功能
國際太空站的主要功能包括科學研究、微重力實驗、太空探索、以及教育與文化推廣等。在科學研究上，主要包括太空生物學、天文學、太空醫學、生命科學、物理學、材料學、太空天氣及大氣天候研究等。例如，其中日本的「希望實驗室」（Kibo）主要目的在於加速日本的科技研發，並將所發現新知應用在日本的工業與醫藥產品上。此外，為了解開宇宙重要謎底的暗物質捕捉，來自世界各地的眾多工程師與科學家，參與了諾貝爾獎得主丁肇中博士（Dr. Samuel Ting）所主持的「反物質太空磁譜儀二號」（Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02，又譯為阿爾法磁譜儀），NASA將其重要性與哈伯望遠鏡相提並論，這個實驗設備在2011年5月16日，由太空梭STS-134奮進號（Space Shuttle Endeavour）載送昇空，並於5月19日完成安裝在國際太空站上。2013年4月3日傳出首次AMS-02量測到無法解釋的多量高能正電子，NASA科學家認為這可能是反物質跡象的線索。值得一提的是，台灣的國家太空中心與中山科學研究院，都曾在AMS-02儀器的測試驗證與資料接收等工作上有所貢獻。
反物質太空磁譜儀二號（AMS-02）裝於國際太空站（圖片來源：NASA）
教育及文化推廣
國際太空站的各成員國都非常重視教育及文化推廣方面。他們的學生透過影音通訊，能實況學習太空站上的生活與各項操作，也能透過遙控來操作他們所設計的實驗，在太空站中完成所有的步驟。這樣的學習與研究的過程與深度，確實能激發學生的研究熱忱與創新潛力。例如，歐洲太空總署提供網路上可下載的各類科學教材給課程使用，包括太空站的三維模型，以及要求即時解決一些自發性挑戰的練習問題。又如日本宇航研究開發機構（JAXA）以太空站的實驗設備教材來激起學生對科技的好奇與熱忱，並鼓勵他們追求工藝上精益求精的熱情，同時藉此過程，培養學生確認人生的重要性與目標及對社會的責任感。