空间站简史 前往下一颗星球的前哨

序言
妮可·斯托特（Nicole Stott），美国国家航空航天局宇航员、海底探险家、艺术家，曾执行发现号航天飞机STS-128任务，国际空间站第20、21远征队任务，亚特兰蒂斯号航天飞机STS-129任务及发现号航天飞机STS-133任务。

截至2018年，人类已经在太空持续活动了18年，由来自16个伙伴国的宇航员组成的团队在太空通力协作，共同生活，而且这样的合作不仅限于太空中……世界各地有成千上万名参与不同太空计划的人士在地球上共同努力，为我们共有的国际空间站（International Space Station，简称ISS）以及在地球上空飞行的宇航员们提供支持。迄今为止，国际空间站是人类为实现共同目标而建立的为复杂的国际合作太空项目，所有的太空合作都是为了谋求地球上全人类的利益。在太空中，为了模仿我们自己这艘“地球飞船”的自然状态，我们设法打造了一个人工环境。更重要的是，我们已经用事实证明，全球性的合作伙伴关系和高瞻远瞩的长线思维能让各方得利，共获成功。
2018年还是阿波罗8号那张标志性的“地球升起”照片以及阿瑟· 克拉克和斯坦利· 库布里克的经典科幻作品《2001：太空漫游》问世50周年。克拉克富于远见的写作和库布里克先进的影片拍摄手法，为我们呈现出对未来太空图
景的创造性构想，这种构想至今依旧鼓舞人心、发人深省。我们仍然向往巨大双轮空间站的技术美感及其功能，仍然渴望在地球之外旅行、探索和居住。我仍然满怀希望地相信，在未来的日子里，小说中的构想依旧能不断化作现实。与此同时，“地球升起”那张照片与所有人分享了我们家园的美景，也分享了我们自身与家园之间的有力关联，深刻传达出我们之间相互联系、彼此依赖的现实状态——我们生活在同一个星球上，我们都是地球人。
我本人相当热爱那些艺术和科学发生交集时形成的奇妙事物，我非常高兴这本佳作的作者选择呈现的是与宇宙空间站相关的人类故事，不仅有关于空间站的工程内容，还有它们与人类的关系。本书以富于美感的形式，呈现了基于科幻小说并赋予我们灵感的未来愿景，就像我们在《2001：太空漫游》中看到的那样，呈现了“地球升起”那张照片里反映的人类现实，也呈现了空间站项目（如国际空间站）中的国际合作伙伴关系。我们在空间站上共同生活、工作，就是一个很好的例证，足以说明我们在地球上可以团结一致，在其他任何一处人类探索和定居之地也能和谐共存。正是在太空探索与艺术、科学和工程的结合中，我们才能找到彼此共有的人性。

空间站的灵感来自科幻小说？迪士尼乐园和空间站也有不解之缘？苏联曾让一只狗坐着卫星去太空？宇航员在空间站上也能发推特？这是一趟让你眼界大开的奇妙太空旅程，带你见识空间站的过去、现在和未来。本书全面细致地讲述了从19世纪至今，地球上的人类为了搬到太空生活和工作付出了多少努力。
书中有大量震撼的照片、手稿、漫画、设计图纸等图片，清晰而直观地为你呈现空间站的发展历程。同时，本书还展示了空间站中的流行文化，从各种儿童玩具、漫画、科幻小说到电视剧和好莱坞电影，流行文化影响着空间站的发展。
总而言之，这是一部精彩而动人的空间站简史，两个世纪以来人们关于空间站的设想与实践尽在其中。

罗恩·米勒（Ron Miller），美国获奖插画家，科幻作家，雨果奖得主，国际宇航科学院成员，国际天文艺术家协会的理事，曾任美国国家航空航天博物馆爱因斯坦天文馆艺术总监。他参与创作并编辑了50多部天文以及科学主题著作，如《带我去太空》《太空美术简史》等。米勒还曾参与过电影摄制和太空主题邮票的设计，其中一枚邮票随着“新视野号”掠过了冥王星。
加里·基特马赫（Gary Kitmacher），来自NASA约翰逊航天中心，拥有地质学、管理学、天文学、教育学等多个学士及硕士学位。他曾是乘员健康护理系统空间与生命科学理事会主任。自1993年起，他在NASA“航天飞机-和平号”计划中担任项目经理等多项职务。他目前在国际空间站项目办公室工作，负责国际合作和项目的宣传。
罗伯特·珀尔曼（Robert Pearlman），美国记者，太空历史学家。他是太空收藏网站（collectSPACE）的创始人和编辑，该网站致力于收集有关太空探索的新闻和消息。他还是太空网（Space.com）的撰稿人。

序言

第1章  空间站：背景  9
导言：空间站：背景 10
哥白尼、布拉赫、开普勒、牛顿 12
抛射体、重力和运动 14
思想起源 16
库尔德· 拉斯维茨 18
康斯坦丁· 齐奥尔科夫斯基 19
诺丁上尉和他的旋转屋 20
史密斯- 罗斯空间站 22
阿斯特波尔空间站 24
乔纳森· 斯威夫特的飞岛 25

第2章  太空生活计划  27
导言：太空生活计划 28
冯· 布劳恩的太空之轮 30
太空城 32
其他太空轮 36
多种理念 38
奥伯特博士回归 42

第3章  冲向空间站：人造卫星和太空人  45
导言：冲向空间站 46
卫星、行星和恒星 48
太空环境 50
美国海登天文馆会议 52
《科利尔》和迪士尼 54
艾森豪威尔的太空计划 56
苏联的进步和美国的反应 58
斯普特尼克号人造卫星 60
先锋号和探险者 62
人在太空 64
美国国家航空航天局 68
东方号 72
水星计划 74
上升号宇宙飞船 76
双子星座计划 78

第4章  早期空间站  83
导言：早期空间站 84
太空军人 86
早期空间站概念 88
载人轨道实验室 90
基于水星号的空间站 92
克拉夫特· 伊瑞克的概念 94
地平线项目 96
载人轨道研究实验室（MORL） 98
阿尔马兹空间站与运输补给飞船 100
礼炮号 102
天空实验室 106
用土星号火箭发射的大直径空间站 112
用航天飞机发射的模块化空间站 114
太空实验室 116
载人轨道设施 118
1979—1982年，航天操作中心 120
1983—1984年，配置开发 122
1984—1985年，发电塔 124
1985—1986年，“双龙骨” 126
应用研究 128
1984年，里根总统批准 130
自由号 132
俄罗斯加入 134
和平号轨道空间站 136
航天飞机- 和平号 140

第5章  国际空间站  143
导言：国际空间站 144
设计一座国际空间站 146
测试和开发 148
曙光号进入轨道 150
组装 152
舱外活动 154
国际空间站内部 156
穹顶舱 160
机组人员 162
训练 164
合作伙伴 166
合作伙伴的设施 168
星辰号服务模块 170
国际空间站人员及物资补给 172
技术进步 176
地面控制中心 178
宇航员健康与生命科学 180
驻留时间 182
国际空间站上的女性 184
地球摄影 186
科研及应用 188
国际空间站文化 190
轨道上的外联活动 192

第6章  流行文化中的空间站  195
导言：流行文化中的空间站 196
影视作品中的空间站 198
太空之轮 202
五号空间站 203
空间站玩具及书籍 204
威望空间站 208
雷鸟5号 209
漫画中的空间站 210

第7章  空间站的未来  215
导言：空间站的未来 216
从过去到未来 218
新举措 220
和平2号空间站 222
天宫号空间站 224
商业化 226
充气式结构 228
太空聚居地 230

结语：何为空间站？ 232
资料来源和致谢 234
图片来源 235

空间站的灵感来自科幻小说？迪士尼乐园和空间站也有不解之缘？苏联曾让一只狗坐着卫星去太空？宇航员在空间站上也能发推特？这是一趟让你眼界大开的奇妙太空旅程，带你见识空间站的过去、现在和未来。本书全面细致地讲述了从19世纪至今，地球上的人类为了搬到太空生活和工作付出了多少努力。
书中有大量震撼的照片、手稿、漫画、设计图纸等图片，清晰而直观地为你呈现空间站的发展历程。同时，本书还展示了空间站中的流行文化，从各种儿童玩具、漫画、科幻小说到电视剧和好莱坞电影，流行文化影响着空间站的发展。
总而言之，这是一部精彩而动人的空间站简史，两个世纪以来人们关于空间站的设想与实践尽在其中。

罗恩·米勒（Ron Miller），美国获奖插画家，科幻作家，雨果奖得主，国际宇航科学院成员，国际天文艺术家协会的理事，曾任美国国家航空航天博物馆爱因斯坦天文馆艺术总监。他参与创作并编辑了50多部天文以及科学主题著作，如《带我去太空》《太空美术简史》等。米勒还曾参与过电影摄制和太空主题邮票的设计，其中一枚邮票随着“新视野号”掠过了冥王星。
加里·基特马赫（Gary Kitmacher），来自NASA约翰逊航天中心，拥有地质学、管理学、天文学、教育学等多个学士及硕士学位。他曾是乘员健康护理系统空间与生命科学理事会主任。自1993年起，他在NASA“航天飞机-和平号”计划中担任项目经理等多项职务。他目前在国际空间站项目办公室工作，负责国际合作和项目的宣传。
罗伯特·珀尔曼（Robert Pearlman），美国记者，太空历史学家。他是太空收藏网站（collectSPACE）的创始人和编辑，该网站致力于收集有关太空探索的新闻和消息。他还是太空网（Space.com）的撰稿人。

国际空间站
国际空间站是人类首次成功在地球之外建立起的一座永久性的前哨站。终，通过国际社会的通力合作，国际空间站的建设才成为可能，这座名副其实的国际性空间站不仅仅是一个用于科学实验的平台，轨道实验室的组装既需要宇宙空间合作的发展和成熟，也需要新的外交关系作为基础。
2015 年11月，国际空间站宇航员奥列格· 科诺年科（Oleg Kononenko）评论道：“在我看来，我们取得的主要成就在于，地面上的人听不到彼此的声音，也看不到对方；而在太空中，这是不可能的。”在国际空间站的载人飞行持续了15年之际，他发表了这样深刻的言论。他通过无线电向地球传达了这些话：“每个人都很重要，这个项目能否成功——有时甚至是连我们的生命能否延续下去——都取决于我们每一个人的所作所为。这正是如何实现合作的完美范例。”
拼凑成形
国际空间站的建造一开始很简单。1998年12月，俄罗斯和平号空间站的推进模块得到再利用，在地球轨道上与美国建造的多端口节点舱相连。在此基础上又增加了俄罗斯和美国的“房间”，以及来自日本、加拿大和多国联合组成的欧洲航天局的组件。这些部件连接到一起，安装到一个多节桁架上——这根主干部件的长度相当于一个美式足球场。
桁架两端部署了4个庞大的太阳能阵列翼，以产生足够的电力，供空间站上的生命支持和科研设施运行。国际空间站的建造前后共耗费了十余年时间，发射了100多枚火箭，由200多名来自不同国家的宇航员共同完成。2011年5月，NASA宇航员马克· 凯利（Mark Kelly）宣布：“空间站已经组装完毕。”不过，其实还有若干部件是在此之后才添加的，还有一些部件当时尚在计划当中。或许为引人注目的一点在于，组成空间站的大多数主要部件都只有在进入太空之后，才能与其他连接部件一道进行测试。这就像是在组装一个巨大的拼图玩具，其中的每一块都是由不同的拼图制造商单独设计的，等买下拼图之后，才次把它们组装到一起。
为了地球，离开地球
国际空间站的建设为各国如何开展合作提供了新的经验。它还促进了舱外活动、在轨道上维护关键性生命支持系统及故障排除等方面的技术进步。当主体组装完毕并将重点转移到应用上之后，国际空间站开始实现既定目标——提供一座与其他可用实验室有所区别的实验室。
在初的20年里，国际空间站为来自100多个国家的2000多个研究项目提供了支持，研究内容涉及生物学、生物技术以及技术开发与示范等五花八门的领域。它协助生产了沙门氏菌疫苗，帮助我们进一步理解了火焰和液体在微重力环境下的表现，并被用作探测暗物质（宇宙中“缺失”的质量）的平台。
在国际空间站上进行的商业研究在材料制造方面开创了改进后的新技术，为未来的航天器开发出了经过验证的设计，并为性能更优越的机器人系统做出了贡献。重要的是，它还让我们对自己的身体有了更深入的了解。作为研究对象的各国宇航员发现了长期暴露于微重力环境下存在的新风险，除了骨质流失和肌肉萎缩之外，体内压力还会导致视力受损。同时，他们也摸索出了一些行之有效的方法，以便克服未来在太空探索中可能遇到的一些障碍。针对基因水平的研究也促使我们加深了对重力如何影响人类发展的认识。
将人类活动拓展到地球之外
国际空间站不仅仅是工程学奇观、一座实验室，在其基本的意义上，对于在空间站上驻扎数月的宇航员们而言，这里也是他们在地球之外的家园。在历经了50 多次远征队任务之后，国际空间站对各国宇航员从各自的祖国带来的传统精华兼收并蓄，将其融会贯通，形成一种独一无二的太空新文化。
每周日晚上的“共进晚餐”活动保留了下来，还引入了全新的物物交换元素，俄罗斯人用罐装肉来交换美国人的恒温甜点。电影和电视不仅是娱乐来源，也是一种监测与地球之间通信状况的机制。类似演奏乐器和个人摄影这样的消遣也具备了新的意义，不仅是一种艺术表达方式，还成了与地球上每一个人分享航天经验的渠道。
社交媒体和直播视频为“地球人”提供了一条可持续的传播途径，让他们体验一下在太空中生活的感觉，而下方我们地球家园的景象则不断地重新定义着我们对于自身及在宇宙中所处位置的认识。
未来的试验台
在后来的岁月中，国际空间站已成为测试人类未来在地球轨道上及远空中表现情况的试验场。自费前往在轨前哨站的任务证明，太空旅游拥有市场，而商业有效载荷的增加，尤其是通过在空间站内的美国舱段设立一座国家实验室，又为建设商业化运营的独立空间站提供了早期的测试范例。
除了研究微重力环境对人体的影响之外，国际空间站还提供了一个平台，用于测试自给自足的生命支持系统，这些系统将被用于未来重返月球及前往火星和小行星的任务。要让宇航员在远离地球的地方生存，废水循环利用系统、氧气制造系统和二氧化碳净化系统至关重要。地球上正在研发相关的先进设备，在空间站上维持此类硬件运行时所经历的考验和磨难使研发工作得到了完善。
国际空间站开放的对接端口也对未来有所贡献，为来自两国和由两家公司研制的首艘自动化货运飞船提供了停靠地点，还对首艘私人制造并运营的载人飞船开发有所助益。国际空间站甚至可能改变未来空间站的形态，增加了个可扩展（或称可充气）模块。空间站曾是人类活动范围之内危险重重的边缘地带，但国际空间站为我们终向外太空探索奠定了坚实的基础。

本书在视觉效果上非常引人注目，有大量的图纸和照片来帮助读者理解内容……作者创造了一个信息量巨大的起点，对于任何对空间站感兴趣但不确定从哪里开始了解的人来说，这都是一本完美的书。——《出版人周刊》（Publishers Weekly）

在七个内容丰富的章节中，作者回顾了空间站的前世和今生，讲述了和平号空间站和国际空间站背后的挑战，还展望了未来太空殖民地的景象。本书既讲述了技术突破又涵盖《星际迷航》和漫画等素材，肯定会赢得太空迷和科幻迷的高度评价。——《书目》（Booklist）杂志

空间站是人类设想并实现的、能够在太空长期开展科学实验与观测的*好平台，对我们开发与利用太空具有极为重要的意义。本书系统深入地描述了空间站的发展历史，从思想家提出人造地球卫星的设想，到一代又一代科学家们对空间站设想的不断完善，再到工程师们奇思妙想的设计，*终实现了多个空间站的运行，并利用它们开展了大量研究。书中文字简洁明了、深入浅出，阐述了涉及的基本物理原理，穿插着充满思想的图片和著名科学家的真知灼见，体现了丰富的科学思想和科学精神，是广大学生和公众认识与了解空间站乃至太空探索的非常好的著作。——张伟，中国科学院研究员、航天战略研究专家

空间站是人类了解并进驻宇宙的前哨。一个世纪以来，人们对空间站的设想与实践，在《空间站简史》中被清晰地呈现。随着中国空间站的逐步建成，我们也将入住自己的“地外家园”。每位热爱航天、向往宇宙的地球人，都应拥有这样一本珍贵记录和探索指南。——赵洋，科普作家、航天史博士