儘管刻板印象中的科學家待在實驗室裡，但大多數研究人員至少會花一些時間在野外研究他們的課題。地質學家訪問火山，植物學家退到熱帶雨林，海洋學家暢遊海洋。但在缺乏可進入太空的交通工具的情況下，天體物理學家和行星科學家不得不眼睜睜地看著他們的實驗在沒有他們的情況下離開地球。
隨著商業發射供應商（如 SpaceX、藍色起源 和 維珍銀河）的崛起，這種情況即將改變，這些公司為 希望在太空進行工作的科學家創造了新的機會。這些機會大多涉及亞軌道飛行——這些飛行足以離開地球的大部分大氣層，體驗長時間的模擬微重力的自由落體，但動力不足以環繞地球軌道執行。上個月，美國國家航空航天局 (NASA) 選擇了西南研究院 (SwRI) 的行星科學家艾倫·斯特恩，讓他在一艘商業宇宙飛船的亞軌道飛行中進行一項由該機構資助的實驗。斯特恩的發射日期仍不確定。但他預計將在 2022 年乘坐 維珍銀河的太空船二號 飛行。
斯特恩說，將科學家與他們的實驗一起送入太空，遠非僅僅是滿足星空研究人員的願望，也可能帶來實際的好處，例如降低成本。例如，他將在旅程中操作的西南紫外成像系統 (SWUIS) 實驗的自動化“將比簡單地派遣一名人類操作員昂貴得多”，斯特恩說。
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直接讓科學家參與其中還可以透過允許對實驗期間可能發生的任何意外情況（無論好壞）做出更快、更靈活的反應來產生更好的結果。“縱觀科學史，參與實驗的人員帶來了發現和更豐富的知識，”普渡大學研究員、亞軌道應用研究小組負責人史蒂文·科利科特說，該小組成員是致力於增強亞軌道飛行機會和體驗的行業專家。“長期以來，一直有意外發現的歷史。”
西南研究院的丹·杜爾達說，當科學家設計並進行實驗時，“如果某些東西無法正常工作，她會立即明白”。“即時捕捉到這一點是科學過程運作方式中極其重要的一部分。”
讓科學家坐在駕駛座上，也為最大限度地提高科學研究提供了機會。“如果你帶著你的實驗一起飛行，你就在那裡觀察現在正在發生的事情，然後，砰，你可以立即更改實驗的引數，從而增加你的科學回報，”佛羅里達中央大學的研究員朱莉·布里塞特說，她曾陪伴實驗進行過偽太空飛行——也就是說，乘坐飛機透過拋物線軌跡飛行提供短暫的微重力條件。
太空科學
在 NASA 的早期，該機構官員設想定期將研究人員送入太空。1972 年，他們派遣地質學家哈里森·施密特乘坐阿波羅 17 號登月，使他成為唯一一位訪問過月球的專業科學家。該機構的太空梭被譽為太空研究人員的工作主力。然而，極高的成本和低於預期的飛行次數大大降低了該計劃的科學回報。
今天，宇航員在國際空間站 (ISS) 上操作著大量的實驗，但飛行機會一直很少，而且仍然很少，不可避免地將有價值的科學研究擱置在地面上。此外，儘管研究人員可以與在軌道上操作實驗的人員進行遠端通訊，但這個過程“非常繁瑣”且“非常僵化”，布里塞特根據她個人遠端指導多項由宇航員照看的國際空間站科學有效載荷的經驗說道。她和其他人總的來說認為，鑑於科學家們更深入的知識，他們自己將成為他們實驗的更好的人工照料者。
在 20 世紀 90 年代，斯特恩和他的同事開發並在太空梭上飛行了早期版本的 SWUIS，在那裡，它由宇航員操作，捕捉到了金星和海爾-博普彗星的影像。該儀器的其他版本曾在戰鬥機上飛行。因此，當 NASA 的空間技術任務理事會在今年年初首次呼籲開展科學家監督的亞軌道飛行實驗時，改進版的 SWUIS 似乎是一個不錯的選擇。在飛行過程中，斯特恩將把儀器指向太空船二號的三個舷窗外，以校準穿過火箭尾氣或從機身反射的陽光如何影響精密的天文測量。雖然基礎，但結果可能對計劃未來觀測的研究人員大有裨益。“我們正在使用以前在太空飛行過的成熟裝置，並將其應用於新的應用，”斯特恩說。
與此同時，斯特恩將透過一種名為 BHEERSS（亞軌道太空飛行實驗者反應的生物醫學束帶評估系統）的可穿戴感測器裝置，跟蹤他整個飛行過程中的生命體徵，該裝置已在高空飛機飛行中進行了測試。斯特恩和他的西南研究院同事表示，來自斯特恩亞軌道旅行的 BHEERSS 資料可以提供關於正常、非宇航員人體在太空中的功能的新有用資料。
未來的浪潮
雖然讓科學家參與太空飛行本身就帶來了回報，但實現這一目標卻很艱鉅。十多年來，斯特恩、杜爾達、科利科特和其他人一直在努力提高人們對將研究人員送入太空飛行的認識和政策。2013 年夏天，NASA 時任副局長洛裡·加弗宣佈該機構將對亞軌道飛行研究人員持開放態度，這可能是一項突破。但商業航天飛行聯合會執行董事湯米·桑福德說，當加弗於當年秋天離開 NASA 時，這一充滿希望的火花就熄滅了，該聯合會是由致力於為更多人開放太空通道的公司和組織組成的團體。直到熱愛太空的前國會代表吉姆·布里登斯廷在 2018 年成為 NASA 局長後，勢頭才再次回升。
桑福德表示，NASA 在 2020 年初發布的載人研究提案徵集是“向前邁出的一大步”。它規定了該機構對這一類別可接受專案的要求，規定任何搭載進行 NASA 資助實驗的科學家的宇宙飛船必須首先進行至少 14 次飛行，且發射或再入事件不得超過一次。更重要的是，該呼籲表明 NASA 終於開始認真對待載人亞軌道太空飛行的科學潛力。“你必須向研究和科學界發出正確的訊號，讓他們投入時間和精力，”桑福德說。
布里塞特同意這一宣告預示著太空飛行科學家的黎明時代的到來，但她仍然保持謹慎。所有這一切的狀態“已經‘兩年後’有一段時間了”，她說。
斯特恩對他的近期旅程前景持樂觀態度。維珍銀河最近將其飛船移至位於新墨西哥州的美國太空港，在那裡它可以進行首次飛行。2019 年，該公司將其首席宇航員教員貝絲·摩西送入太空。藍色起源已安全飛行其新謝潑德號飛行器 13 次，攜帶 100 多個有效載荷進入太空。然而，桑福德警告說，即使再飛行一次，新謝潑德號的飛行記錄也可能不符合 NASA 的標準，因為該機構的資格認證過程存在某些細節。但總的來說，大量的發射是一個好兆頭。“測試飛行的次數和頻率都表明[私營公司]正在接近，”他說。
杜爾達預計，不久之後，研究人員在太空停留的時間將比傳統上被視為亞軌道太空飛行目標人群的尋求刺激的“太空遊客”更長。極端探險家可能會進行一次旅行（或者如果他們富有，則進行少數幾次旅行），而組織和行業最終可能會為每艘飛行器預訂數百次亞軌道飛行，他說。“玩笑成分已經消失，人們開始認真對待它了，”杜爾達說。
布里塞特同意許多科學家已經為太空做好了準備。“科學界已經準備好一段時間了，”她說。
斯特恩預計他將成為眾多進行亞軌道旅行的研究人員中的第一位。“存在巨大的潛在需求，”他說。他預計，如果 NASA 明年再次釋出載人實驗徵集，將有更多研究人員申請。
斯特恩說，要達到這一點，飛行器需要定期飛行。“我們需要將飛行頻率提高到每週一次左右，”他說。一旦日常運營開始，斯特恩希望看到越來越多的天文學家和行星科學家帶著他們的實驗進行飛行。“我認為這就是未來的浪潮，”他說。