在地球以外的惡劣環境中，航天器是宇航員和必死無疑之間唯一的屏障。因此，國際空間站（ISS）上多年來似乎無法修復的洩漏聽起來像是一場噩夢。這也是現實，最近一份機構報告稱之為“首要安全風險”。在幾個月來關於波音“星際航線”飛船導致宇航員滯留但安全在太空的新聞頭條以及 NASA 宣佈與埃隆·馬斯克的 SpaceX 公司簽訂合同以在本世紀 20 年代初摧毀國際空間站的訊息傳出之際，對洩漏的持續擔憂再次提醒人們，在太空中支援長期居住人口是一項真正意義上非同尋常的挑戰。
與此同時，空間站的洩漏是平凡的——對於我們這些既不是工程師也不是宇航員的人來說，可能令人震驚。“當你在空間站上時，就像你在這裡的生活一樣，”佐治亞理工學院的工程師、前 NASA 宇航員桑德拉·馬格努斯說，她曾在 NASA 航空航天安全諮詢小組（一個獨立的監測安全問題的機構）任職。“你在日常生活中不會到處走動，並且想知道你是否會在過馬路時被汽車撞到，對吧？那是你的生活——你只是過你的生活。”
令人不安的事實是，國際空間站每天都會洩漏一些空氣——而且一直如此。“所有航天器都會洩漏，”科羅拉多大學博爾德分校的航空航天工程學教授大衛·克勞斯說。空間站只是最受矚目的航天器，而且現在的洩漏比過去更多。
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南加州大學航天工程學兼職教授邁克爾·凱濟裡安說，洩漏確實更多了，但仍然不是那麼多。目前的洩漏“比針孔大，也許是兩個針孔，”他說。“你談論的是相對較小的東西。” 公開分享的最壞洩漏率來自 4 月份，當時空間站每天損失 3.7 磅大氣。（作為參考，在海平面延伸到大氣層末端的地球表面任何給定平方英寸上方的所有空氣平均重量略低於 15 磅。）
對於專家來說，NASA 和執行空間站的國際合作夥伴在追蹤和修復洩漏方面遇到如此多的麻煩，甚至並不特別令人驚訝。“洩漏很難解決，”馬格努斯說。“空間站很大；空氣體積很大。因此，試圖隔離一個非常小的洩漏或任何洩漏不多的東西，這很困難。” （由於大量的裝置、貨物和普通的東西 雜亂地堆放在空間站的走廊裡，空間站船體的很大一部分也難以從內部進入。）
不要驚慌——但還沒到時候
這些麻煩的洩漏最初於 2019 年 9 月被發現，並被追溯到俄羅斯“星辰”號服務艙的隧道中，該服務艙於 2000 年 7 月發射升空。該隧道將一個對接埠連線到模組的主要部分——以及空間站的其餘部分。馬格努斯將隧道描述為“後門廊”，主要用於存放計劃在地球大氣層中焚燒的垃圾。
多年來，宇航員在追蹤空間站洩漏空氣的具體位置方面取得了一些成功，甚至試圖修補隧道。從理論上講，航天器洩漏很容易從內部密封。“你所要做的就是用某種粘合劑將一些東西抵住洩漏處，它就會自動用力抵住洩漏處，”克勞斯說。“航天器內的壓力有助於將密封件壓在洩漏處。” 但這些修補工作只是減少了洩漏流量，而沒有完全消除洩漏。
在宇航員和地面控制中心繼續進行故障排除的同時，NASA 及其俄羅斯 counterparts Roscosmos 已決定在可能的情況下保持洩漏隧道艙門關閉。馬格努斯說，這是一個基本的解決方案，但也是一個合理的解決方案，考慮到後門廊的相對重要性較低。克勞斯說，只要洩漏保持穩定，唯一真正的問題是宇航員可能需要更頻繁或更大批次的空氣輸送，空氣是貨物運輸飛行器向空間站供應的眾多所謂消耗品（如食物和水）之一。
從長遠來看，如果洩漏惡化，這種臨時策略可以成為永久性的，而不會產生嚴重影響，所有三位專家都表示。失去對隧道遠端埠的訪問許可權將是不方便的，需要更緊密地協調訪問軌道實驗室的機組人員和貨運飛行器以及他們運送的物資。“他們將不得不在後勤社群中更加精打細算，並弄清楚如何補償，”馬格努斯在談到這種情況時說。“這會是一場災難嗎？不會。這會更具挑戰性嗎？也許。”
即使是這種方法也存在自身的問題：根據 9 月份的報告，NASA 和俄羅斯航天局在洩漏嚴重到需要永久關閉艙門的閾值上存在分歧。
儘管如此，洩漏本身雖然遠非理想，但基本上處於受控狀態。“沒有人應該驚慌，”馬格努斯說。“這是一個嚴重的問題，他們正在認真對待它，這才是真正的底線。”
磨損
然而，洩漏也令人不斷想起國際空間站在軌道上度過了多長時間。最老的艙段於 1998 年發射升空；從那時起，它們經歷了許多壓力因素。航天器來來往往，火箭將不斷下沉的實驗室推到地球上方更高的高度，材料因暴露於宇宙輻射而退化。而且，當空間站掠過地球的夜側和晝側時，太陽的熱量每天來回 16 次，導致其元件每次都會膨脹和收縮。
遲早——希望是晚點——所有這些機械應力的代價將體現在比針孔洩漏更嚴重的事情上。“我們知道空間站不可能永遠在那裡，”凱濟裡安說。“對於舊房子來說，粉刷和更換故障部件要容易一些。” 在太空前哨站進行房屋維修既昂貴又麻煩，而且在某個時候，熵將勝出。
NASA 希望這種情況不會在本十年發生，並計劃在 2030 年之前保持空間站的執行。（俄羅斯迄今為止僅承諾在 2028 年之前執行軌道實驗室。）但洩漏挑戰進一步突顯了航空航天安全諮詢小組多年來一直在提出的擔憂：軌道實驗室將在 安全摧毀之前失效——並且將不受控制地墜落穿過地球大氣層，其碎片可能會對人員和建築物造成嚴重破壞。今年早些時候，NASA 委託 SpaceX 開發一種飛行器以安全地使空間站在 2031 年脫軌，目標是在 2029 年發射。對於如此規模的專案來說，這是一個非常緊張的時間表，因此焦慮情緒持續存在。
第二個定時炸彈籠罩著該機構：無論空間站在何種狀態下迎來其火熱的厄運，它都將使美國失去任何可行的長期軌道棲息地。NASA 官員多年來一直在宣傳這樣一種想法，即各公司將接管近地軌道，透過發射和維護空間站來延續國際空間站 24 年的持續載人居住記錄。
再次放棄軌道？
2020 年，該機構與總部位於得克薩斯州的 Axiom Space 公司簽訂合同，在空間站上建造第一個可居住的商業建造艙段，該公司希望在 2026 年發射，然後在空間站退役時脫離並自由飛行。2021 年，NASA 還向包括總部位於華盛頓州的藍色起源公司（亞馬遜的傑夫·貝索斯所有）和總部位於得克薩斯州的 Nanoracks 公司在內的公司提供資金，以開發更多的商業太空目的地。NASA 表示，Axiom 公司的艙段正在建設中，藍色起源公司空間站的元件已經過測試，但進展仍然緩慢。大眾科學 聯絡了每個空間站的公司代表，但他們沒有提供有關其當前狀態的更多詳細資訊。與此同時，據報道，Axiom 正面臨嚴重的財務困境。
克勞斯說，這些擬議的商業空間站或許能夠從國際空間站的洩漏問題中吸取教訓。“一旦你將此識別為潛在的擔憂，你就可以在未來的設計中更聰明地應對，”他說。“如果你足夠聰明，你就不會犯兩次同樣的錯誤。它發生一次；你修復它，然後繼續前進。”
但人們越來越擔心，這些空間站將無法在國際空間站需要退役或變得不適宜居住之前投入使用，這將使美國只能進行短暫的地球軌道飛行。
對於 NASA 來說，這種前景與 2011 年太空梭機隊退役而沒有現役替代品的情況非常相似。在隨後的近十年裡，該機構購買了俄羅斯航天器上的宇航員座位以到達國際空間站——這在經濟意義上是一種昂貴的策略，但在美國航天工業失去知識和專業知識方面也是如此。
“你真的不想看到整個事情再次發生，”馬格努斯說。“如果我們想成為一個探索太空的國家，那麼我們需要以一種智慧、具有成本效益和最大化的方式這樣做。[一種] 斷斷續續的方法是次優的，而且是浪費的。”