當69歲的化學工程師唐·佩蒂特今年夏天飛往國際空間站（ISS）時，他將成為繼傳奇人物約翰·格倫之後，美國宇航局第二年長的太空宇航員。約翰·格倫於1998年77歲時在太空梭“發現號”上度過了九天。佩蒂特將在美國和俄羅斯關係高度緊張的時期在軌道上度過整整六個月。太空探索是兩國仍然合作的少數領域之一，而佩蒂特是三次先前任務的退伍老兵，現在正在莫斯科郊外有時被稱為星城的地區接受國際空間站第72遠征隊的培訓。
當一些宇航員在國際空間站利用他們稀少的空閒時間進行閱讀書籍、與地球上的家人聊天或上網等活動時，佩蒂特則會抽出時間進行他所謂的“機會科學”。例如，在2003年的一次任務中，他對糖、鹽和咖啡顆粒在充氣塑膠袋中如何聚集的觀察，讓他和他的同事科學家兼宇航員斯坦利·洛夫意外地闡明了行星形成的早期神秘步驟。佩蒂特計劃在他最新的任務中也涉足新的機會科學領域。
佩蒂特是一位不折不扣的修補匠，在加入宇航員計劃之前曾在洛斯阿拉莫斯國家實驗室工作了12年。他設計了一種利用表面張力讓宇航員在微重力環境中像在地球上一樣啜飲咖啡的杯子——為此，他和波特蘭州立大學的馬克·維斯洛格爾獲得了在太空製造的發明的第一項專利。他也是一位熱衷於科學傳播的人，製作了兩個在國際空間站拍攝的影片系列節目，《週六早晨科學》和《太空球體之外的科學》。
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佩蒂特和兩名俄羅斯宇航員計劃於9月11日乘坐聯盟號宇宙飛船從哈薩克的拜科努爾航天發射場升空。
[以下是採訪的編輯文字稿。]
您小時候在觀看20世紀60年代初約翰·格倫的“水星”號飛行時就迷上了太空，然後在研究生畢業後立即申請了宇航員計劃。美國宇航局前三次都拒絕了你。你為什麼堅持下去？
佩蒂特：原因與你堅持任何需要一段時間才能掌握的活動或事業相同：你不能指望第一次就做到，就成為專家。美國宇航局邀請大約前120名參加面試。然後，第四次，我接到一個電話，詢問我是否仍然有興趣成為一名宇航員。
當太空梭“哥倫比亞號”在重返地球大氣層時解體，導致所有七名機組人員遇難時，您在國際空間站上。這對您的精神有什麼影響？
我的三個同學在那次任務中，另外四名機組人員和我的妻子和我非常親近。起初是震驚和難以置信。我們不得不把這種損失區分開來，然後回到工作中，因為我們乘坐的飛行器需要持續關注，而且你不能情緒崩潰。
在正常情況下，空間站的日常節奏是什麼？
我們每天安排12個小時。通常還有一小時，有時是兩小時的補做工作，因為你不可能完成所有事情。因此，宇航員平均每天工作13個小時，每週工作五個半天的情況並不少見。如果我們能每週休息一天，那就很幸運了。你不可能每天工作無數個小時，持續六個月而沒有休息時間，而且機組人員選擇做什麼取決於個人。能讓我重新充電的是利用軌道環境進行在地球上無法進行的觀察。
您在空閒時間所做的一項重要見解是解釋了行星形成的早期步驟。
毫米大小的顆粒如何在[微重力]中聚整合拳頭大小的物體——是的。
從那裡，尺寸繼續增大——直到我們擁有成熟的行星！你在這方面的工作經受住了時間的考驗嗎？
是的，它經受住了。斯坦·洛夫和我在這方面玩得很開心。我在過去的三個任務中都做過關於行星形成概念的工作。我計劃在即將到來的任務中進行更多的觀察。
您有史以來最喜歡的機會科學見解是什麼？
哦，天哪！我能夠完成的攝影組圖——捕捉軌道上的瞬間，以及我認為真正能講述故事的構圖和曝光。
在即將到來的任務中，您將攜帶改進版的所謂“穀倉門追蹤器”進行太空攝影。您能分解一下它是什麼以及它可以做什麼嗎？
我[製作]的原始穀倉門追蹤器是用我在空間站找到的一堆廢品製成的，其目的是抵消軌道運動並拍攝地球的較長曝光照片。它真的是一個業餘天文學家使用的一個簡單的裝置：兩塊木頭，中間有一個鋼琴鉸鏈和一個螺栓。你安裝鉸鏈線，使其指向北極星。然後你把相機放在其中一個平臺上。你知道螺紋的螺距是多少，所以你可以計算出每五秒鐘轉動螺栓四分之一圈會以地球運動的恆星速度移動板子。我使用這個穀倉門追蹤器拍攝的照片確實是我們第一次獲得夜間城市的高解析度影像。
您對追蹤器做了哪些改進？
我接下來要飛行的是一個基於廚房定時器的發條裝置。它將減少運動，使軸每90分鐘轉動一圈——這是空間站的軌道週期。空間站將以使其圍繞其重心旋轉一圈的速度向下俯仰。這樣，空間站的同一側會在它繞行時指向地球。這個俯仰率約為每分鐘四度。我製作了一個小型發條定時器，它將以俯仰率移動相機支架，這樣我就可以進行主要用於拍攝星星的曝光照片。現在，由於俯仰率，你真的不能進行超過三秒的曝光，否則星星會模糊。三秒的曝光根本無法呈現出你用肉眼所能看到的眩目光芒。
您在那裡看到哪些天體攝影影像無法捕捉到的東西？
其中一件事是，當你眼睛適應黑暗時，你從空間站的窗戶往外看，會看到你在地球上無法辨別的星星顏色。
這是美國宇航局宇航員唐·佩蒂特使用安裝在地球軌道國際空間站上的相機拍攝的一系列影像的合成圖，該空間站位於地球上方約240英里處。
唐·佩蒂特/美國宇航局
前往國際空間站的宇航員會帶上自己喜歡的食物包和個人醫療包。您是如何利用這項特權來攜帶個人科學實驗的材料的？
我們有這些用來裝咖啡或任何你最喜歡的飲料的飲料袋。我讓食品人員裝了幾個裝有無味明膠的飲料袋。我要做的一件事是將少量速溶土豆泥與明膠溶液混合，然後使其硬化成澱粉質的半透明球體。從我們的急救箱中，我在這個球體的一側滴了一小滴碘酒，你就可以觀察到碘透過明膠的擴散。它看起來像是形成了李澤岡結構，其中你透過沉澱過程形成了同心的對數環。
您能簡單介紹一下您將在即將到來的任務中攜帶的其他物品嗎？
因此，空間站上有氯化鈉。這是一種飽和溶液，因為鹽瓶在太空中不起作用。與瑞士的一位同事（獨立研究員）皮耶特羅·豐塔納一起，我們發表了三篇關於我們從結晶廚房鹽溶液中獲得的觀察結果的同行評審論文。最新的論文發表在[施普林格·自然雜誌]《npj 微重力》上。在下一次任務中，我將攜帶氯化鉀。我們在空間站吃高鈉飲食。你每天可能會攝入10到12克的鹽。因此，我將在我的個人食物中攜帶這種鹽替代品，我也將用它進行結晶實驗。
您的科學副業如何與美國宇航局讓您作為工作一部分進行的實驗相配合？
這些計劃性實驗都是由從未去過太空的人設計和構思的。它們都是很好的實驗。但是在那裡，我們提出了與地球上任何人可能想到的完全不同的問題或觀察結果。
機會科學的見解是否促成了計劃性實驗？
可能有兩到三個。斯坦·洛夫和我所做的定性觀察表明，在[微重力]中，粒子聚集正在發生一些非常有趣的事情。一個大學團隊提出並建造了硬體，以定量的方式繼續這項工作。
第72遠征隊有哪些計劃性實驗讓您感到興奮？
我最喜歡的一些實驗涉及人體生理機能在我們天生不適合居住的環境中的情況。使用我們作為軌道豚鼠將成為空間站帶來的最偉大遺產之一。然後是物理科學實驗，其中許多涉及燃燒。當你在失重環境中燃燒時，你不會產生重力引起的對流。例如，普通的蠟燭不會燃燒，因為它不會產生對流。它將以比擴散提供新氧氣更快的速度消耗周圍的氧氣。蠟燭會燃燒幾秒鐘然後熄滅。
這對空間站的火災風險意味著什麼？
我們對失重環境中的燃燒了解得足夠多，知道可以使用哪些材料和不能使用哪些材料。例如，我們過去在空間站上使用各種拉鍊袋。但是，地面上的一些聰明工程師發現聚乙烯太易燃，不能放在開放的機艙內，因此他們將我們所有的袋子都換成了凱納。
國際空間站上的火災是你最大的恐懼嗎？
還有[失壓]。如果出現一個很小的洩漏，你可能只有24小時來想辦法堵住它。小洩漏沒什麼大不了的。最糟糕的情況是艙體解體。想象一下一個蘇打水罐“砰”的一聲爆炸，變成一塊扁平、皺巴巴的金屬片。你只有幾秒鐘的時間來決定該怎麼做。
這種情況會讓你在國際空間站上感到不安嗎？
它總是潛伏在你的腦海裡。我們在地面上進行了大量的[失壓]和火災訓練。明天我將在模擬器中進行訓練，這次模擬我們提前知道空間站俄羅斯艙段會發生火災。我們將必須進入我們的聯盟號飛船並進行緊急下降。
最近在星城的氣氛如何？
這裡的一些教員和我1999年第一次來星城時的是同一批人。我們彼此認識配偶，也認識彼此的孩子。星城是一個小社群，它的唯一目的是為航天員和宇航員進行太空飛行訓練。所以當我來到這裡時，和我的星城家人在一起會感到一種快樂。我的兒子們第一次被帶到星城時才兩歲，其中一個在這裡學會了走路。
你的雙胞胎兒子有興趣追隨你的腳步嗎？
他們都畢業於德克薩斯農工大學。一個在[NASA]約翰遜航天中心擔任工程師，一個在肯尼迪航天中心的藍色起源公司工作。
你是最年長的現役宇航員。你認為你的身體在即將到來的任務中能堅持住嗎？
約翰·格倫在77歲時接受了完整的太空梭訓練。他必須駕駛T-38。他必須為從太空梭入水逃生、充氣救生衣以及進入救生筏進行訓練。他出色地完成了訓練。我接受俄羅斯的訓練。去年冬天我們進行了生存訓練，如果你想想俄羅斯有多冷，你就能想象那次訓練有多艱難。我和我的聯盟號機組人員一起完成了這項訓練，所以我認為我的年齡不會對即將到來的任務造成任何問題。
你在星城會想念什麼？有什麼愛好嗎？
嗯，我自制啤酒。我喜歡酒花味很濃的啤酒。我不得不承認，在為這次任務進行將近兩年的訓練期間，我沒有時間釀造一批啤酒。
你會給想成為宇航員的科學家同行什麼建議？
在你所在的任何領域都做到卓越。做一些讓你內心感到愉悅的事情，並且把它做好。然後在NASA有選拔時不斷申請，不要把“不”當成答案！