近四分之一個世紀以來，國際空間站 (ISS) 作為人類在近地軌道上持久而受人愛戴的堡壘，持續接待著宇航員和科學實驗。然而，儘管取得了成功，空間站的日子也屈指可數了。
未來幾個月，NASA 將評估商業提案，以尋找能夠“退役”國際空間站的飛行器——即將其安全地墜入地球大氣層並燒燬。該機構表示，預計將為此項服務支付近 10 億美元，以避免依賴多艘俄羅斯飛行器。殘酷的結局計劃在未來十年初進行，但已經證明對於航空航天工程和國際外交來說都是一個微妙的問題。
東北大學政治學家麥婭·克羅斯說，國際空間站是“國際和民用合作的關鍵象徵”。“就民用合作而言，我認為許多人會將其描述為人類歷史上規模最大的專案。”
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儘管國際空間站也得到了加拿大、日本和歐洲的支援，但它主要是美國和俄羅斯的創造，並且是兩國在數十年動盪關係中為數不多的堅定合作領域之一。它的第一個模組——一個來自美國，另一個來自俄羅斯——於 1998 年底進入軌道。空間站的第一個乘員組——一名宇航員和兩名宇航員——於 2000 年 11 月入住。國際空間站自此一直有人居住，並遠遠超過了最初 15 年的目標壽命。
但是沒有什麼可以永遠持續下去。“雖然你不希望看到它消失，並且當它退役時會感到悲傷，但無限期地將其保持在軌道上確實不切實際，”商業空間技術公司總裁、NASA 航空航天安全諮詢小組前成員喬治·尼爾德說，該小組是一個長期存在的委員會，曾敦促航天局制定一項明確的國際空間站報廢戰略，宜早不宜遲。
迫在眉睫的問題
該實驗室的厄運來自其在近地軌道的位置，即地球大氣層稀薄的上層。在那裡，任何升空的東西都必須降落，被持續減速的大氣粒子拉回我們的星球。
如果沒有定期推進，近地軌道上的航天器會失去速度，也會失去高度，最終下沉到足夠深的程度，在衝入我們星球的大氣層時解體並燒燬。國際空間站的大部分軌道維持推進都來自穩定的俄羅斯進步號貨運飛船的供應，這些飛船一旦與空間站對接，就會定期點燃發動機，以抵消空間站的持續下沉。
理論上，NASA 及其合作者可以將國際空間站提升到一個軌道，使其完全離開地球大氣層。但是將如此大的質量提升到如此高的高度將極其昂貴。即使空間站被遺棄在這樣的“墓地軌道”上，國際空間站仍然會構成危險：因為它太舊且笨重，最終的解體將不可避免，並將產生大量碎片，可能會損壞其他衛星。
“你不想把它留在軌道上，”哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學家喬納森·麥克道爾說，他也在監測軌道上的衛星。“把它想象成一座博物館固然很好，但它會退化和解體。”尼爾德說，拆解國際空間站也是不可行的，因為它不是為拆卸而設計的——任何臨時嘗試這樣做都將面臨來自老化元件的嚴重風險，這些元件已經在太空的極端環境中暴露了二十多年。
如果空間站不能永遠在軌道上執行，那麼它必須在光輝中燃盡。這可能透過兩種方式發生：要麼是故意的、破壞性的下降到大氣層中，要麼是工程師所說的“不受控制的脫軌”，在這種情況下，國際空間站將隨意墜落到地球表面。雖然後者可能很壯觀，但毫無疑問是危險的。國際空間站比足球場還大，其軌道覆蓋地球 90% 以上的人口。迄今為止，墜落的航天器碎片對人和財產的損害實際上是不存在的——但作為有史以來最大的脫軌物體，國際空間站很容易改變這種情況。
尼爾德說：“不受控制的再入大氣層可能會嚴重影響地面人員，包括死亡、受傷和重大財產損失。“那將是不好的一天。”
下降之路
NASA 官員表示，將國際空間站帶回地球最安全的方法是將其傾倒入南太平洋人煙稀少的廣闊區域，以降低造成傷害的可能性。
這很棘手，因為空間站大約 1.5 小時的軌道環路使其每分鐘飛越地球表面超過 250 英里直線距離，其地面軌跡隨著地球的轉動而不斷變化。國際空間站在大氣層中墜落的時間越長，其碎片場將沿該軌跡擴散得越廣，從而增加了零星碎片在地球表面某處造成破壞的可能性。但空間站的墜落不應發生太快：如果國際空間站以過大的力道衝入大氣層，增加的空氣阻力可能會撕裂大型部件，例如其龐大的太陽能電池陣列或各個模組，然後這些部件將自行進行不受控制且不可預測的再入大氣層。空間站不規則的幾何形狀加劇了這個問題，增加了在穿越大氣層墜落期間保持空間站穩定方向的重要性。如果它在下降過程中翻滾，為脫軌提供動力的火箭將不再指向正確的方向，從而使國際空間站危險地偏離航線。
此外，地球的大氣層是一個非常反覆無常的野獸：它會隨著太陽的 11 年活動週期而變薄和變厚，並隨著從白天到夜晚以及再返回而變化。“當你[脫軌]像國際空間站這樣的大型物體時，它非常非常依賴於大氣密度的變化，”普渡大學航空航天工程師大衛·阿納斯說。“基本上不可能在很長時間內預測到這一點。”
所有這些因素結合起來，使理想的過程大致如下：在數週或數月的自然軌道衰減緩慢降低國際空間站高度之後，在大約 250 英里（約 400 公里）的高度以上，連線到空間站的定製飛行器將開始脫軌燃燒。然後，空間站可以在遇到不穩定影響之前下降到大約地球表面一半的高度。在大約 125 英里（約 200 公里）的高度，任務控制人員將調整國際空間站的軌跡，調整火箭的燃燒以將空間站大致圓形的軌道重塑為橢圓形，其最接近地球的點或近地點可能在地球上方 90 英里（約 145 公里）處。這將有助於最大限度地減少空間站在下降的剩餘時間內在大氣層較低、密度較高的層中花費的時間。從 90 英里（約 145 公里）的近地點開始，任務控制中心將命令火箭最後一次點火，將空間站進一步推向下方，使其墜落在南太平洋上。
克羅斯說：“全世界都會關注，”這將使賭注變得極高。
全球事件
完成這項壯舉需要什麼？直到最近，NASA 官員還表示，幾艘——也許是三艘——俄羅斯進步號飛船將共同努力使國際空間站脫軌。但由於難以協調各個脫軌器，該計劃充其量只是暫定的。
尼爾德說：“即使一切進展順利，這也將是一個挑戰。“這確實需要建造、發射、連線多艘進步號飛船，並在很短的時間內完成它們的工作。”
而且，至少就美俄國際空間站夥伴關係而言，情況並不樂觀。俄羅斯入侵烏克蘭已使前者與美國的關係降至冷戰以來的最低點，給國際空間站合作帶來了壓力。俄羅斯還暗示，它希望在 NASA 準備好之前退出國際空間站夥伴關係，並且沒有保證在這種情況下它仍將提供進步號飛船用於受控脫軌。（NASA 沒有立即對此報道發表評論。俄羅斯航天國家集團沒有回應置評請求。）
與此同時，一系列由俄羅斯製造的硬體引起的令人不安的事件削弱了人們對該國航天能力的信心。2018 年，一艘與空間站對接的俄羅斯聯盟號飛船被發現透過一個小孔洩漏空氣，俄羅斯官員表示，這個小孔可能是人為故意鑽孔破壞造成的。同年晚些時候，俄羅斯運送兩名宇航員前往空間站的飛行在發射失敗後安全中止。2021 年，一個原定於 2007 年發射的科學艙最終抵達，但自那時以來，它一直受到問題的困擾，包括一個點火錯誤的推進器，該推進器曾一度使空間站令人不安地翻滾。在過去一年中，國際空間站上的俄羅斯冷卻系統出現了三次獨立的洩漏，將有毒氨氣排放到太空。8 月，該國近半個世紀以來的首次探月任務遭遇了令人羞辱的撞擊月球。
儘管價格昂貴，但所有這一切都使美國脫軌飛行器對 NASA 及其服務的國家來說變得越來越可取。麥克道爾說：“如果我們口袋裡有這個，那將大大降低俄羅斯的議價能力。”
但麥克道爾補充說，如果 NASA 想要一種基於當前全球航天艦隊設計的單一脫軌飛行器，那麼它沒有太多選擇。“當你剛開始考慮它時，那些看起來顯而易見的東西——它們只是沒有足夠的動力在短時間內完成這次大型的最後燃燒，”麥克道爾說。他認為，最接近的現有技術是“阿耳忒彌斯”計劃的歐洲服務艙，它為 NASA 的無人獵戶座飛船去年秋天繞月球飛行的里程碑式旅行提供了動力，並計劃在本十年晚些時候幫助人類登上月球表面。他說，其他一切要麼太弱，要麼太強，要麼根本無法攜帶足夠的燃料來完成這項任務——因此 NASA 徵集商業提案以尋找新的、定製的脫軌飛行器。
無論 NASA 選擇新的還是適用於該任務的現有飛行器，該決定都將產生超出美俄關係的漣漪，從而影響支撐國際空間站的許多其他國際關係。空間站的終結與其建造和維護一樣，都是共同的責任，但 NASA 的公開檔案中並未明確加拿大、日本、歐洲或俄羅斯航天機構是否已簽署由美國主導、商業執行的計劃。
這個大型專案的臨近尾聲也為一系列不同的國際對話鋪平了道路，這些對話是關於未來在太空中的夥伴關係。NASA 已經透過“阿耳忒彌斯協定”與對月球探測感興趣的國家建立雙邊夥伴關係，儘管俄羅斯不在其中。中國——長期以來一直被美國聯邦法律禁止參與國際空間站——現在已成為太空強國，擁有自己的軌道實驗室以及月球和火星機器人任務。國際空間站的消亡是否會導致美中緩和，這隻能由人猜測。
政治學家克羅斯說，可以肯定的是，任何和所有未來的國際夥伴關係都不會複製國際空間站，國際空間站很可能仍然是一項獨特的、閃耀的成就。“參與太空的國家格局開始看起來與俄羅斯和美國開始在國際空間站上合作時大不相同，”她說，並補充說，她希望這些夥伴關係在空間站戲劇性的終結之前能夠得到很好的建立。
無論國際空間站何時最終返回地球，它的墜落都將是航天漫長而輝煌的歷史中最苦樂參半的里程碑之一。“歷史上沒有多少次我們有機會進行這樣的操作，”阿納斯說。“當他們必須這樣做的那一天，他們會非常非常緊張。”