提前預習，以目前在軌空間站為例
中國空間站
前幾天，長征5B火箭發射成功了，這不僅為未來火星探測計劃和嫦娥五號計劃鋪平了道路，還為中國空間站的運營奠定了基礎。未來我們會有自己的空間站，那麼大家就會有疑問了，花這麼多預算建造空間站有什麼用？或者說什麼是空間站呢？我們看到的空間站一直在低地軌道運行，好像距離我們很遙遠，但是其實空間站的各項研究就在我們身邊。
為了增強我國的創新意識，進行更多的創新研究，培養大批創新科學的年輕人才，中國空間站，月球探測計劃，火星探測器計劃是缺一不可的。挑戰科學桎梏，探索多星球的未來一直是屬於我們的執著。有了長征5B火箭，中國空間站最遲也會在明年年中開始運營。
和平號空間站與國際空間站
未來我們的宇航員會做什麼實驗
新的軌道生活就要來了，新的微重力環境科學實驗也要來了，在這裏我們可以以國際空間站（也被稱為ISS）為例來預習一下，因為目前空間站做的科學研究都是大同小異的。首先我們需要大概了解如何建造空間站，國際空間站是多模塊拼接的，不是一下子就建造好的，中國空間站未來也會使用這樣的方法建造軌道空間站。
等到幾個模塊拼接好之後，宇航員將會乘坐載人飛船，到達空間站進行相關的研究任務。這個時候，宇航員們就可以開始使用ISS模塊內的科學設施來研究微重力和其他空間效應對我們日常生活中的影響了。這個獨特的科學平台可以為全世界研究人員提供更多微重力環境的研究數據，這是其他地球實驗室無法做到的。
國際空間站由多個結構，不同尺寸的桁架，模塊，還有太陽能陣列組成
人體實驗
不過，在研究各領域科學之前，科學家們最感興趣的就是人體在微重力環境下會有什麼反應，主要是從時間角度來看，隨著時間的增長，人體也會有不同程度的反應。宇航員在登上ISS之前和回到地球之後都會經過全身體檢，宇航員的體檢是非常詳盡的，因為如果不仔細進行檢查，科學家們就無法了解人體在微重力環境下的反應數據。
人類在地球上生活了很長時間了，重力對於我們來說是非常重要的，而微重力環境對人體是不友好的，在短期生活內會伴隨各種各樣的問題。在ISS或者說未來的中國空間站中，宇航員要面對三個重要問題，分別是無重力環境下的人體實驗，幽閉環境和太空輻射問題。其中太空輻射是科學家們已經解決的問題，無論是載人飛船還是空間站本身，都做了防輻射屏蔽層處理，可以屏蔽絕大部分太空輻射。
這是參與NASA實驗的雙胞胎宇航員，斯科特（右）在太空中呆了一年，馬克（左）是留在地球上的
宇航員們在登上空間站之前都需要進行幽閉心裏測試，測試無誤之後宇航員才能登上空間站，過硬的心裏素質是一個宇航員必須具有的。去年科學家們還組織了一個封閉實驗，將七位宇航員放置在一個模擬火星設施之內，四個半月以上的時間，不能接觸外界，只能看書寫日記，進行簡單的排解活動。最後經過多位行為心理學家和科學家的確認，他們通過了。人類能在幽閉環境下待四個半月，那極限呢？還未可知。
關於無重力環境下的人體實驗，我們需要說到的是兩位雙胞胎的實驗。由於同卵雙胞胎擁有相同的基因組成結構，所以美國宇航局邀請兩位雙胞胎作為研究對象，這是探索無重力環境如何影響人體健康的途徑。這兩位中的一位在ISS待了半年，一位在地球上被作為受控對象來研究。
歐洲宇航局宇航員正在使用高級抵抗運動裝置ARED進行鍛煉
六個月後，科學家們從端粒長度，基因問題，認知水平，骨骼與體重，體內微生物集群，表觀遺傳學，基因代謝組學，蛋白質組學等等17個方面探索了雙胞胎的不同差異。總結來說，這17個方面絕大多數是不好的變化，但是大部分不良變化在回到地球幾天內會恢複。這也就是說在六個月實驗的時間內，某些不良變化是可逆的，時間長的話會增加不確定性。
加拿大宇航局宇航員大衛·聖·雅克正在進行血管超聲檢查，這是加拿大宇航局人體血管系列中的第三個實驗，該實驗研究了微重力環境下對宇航員血管和心髒的影響
除了可逆反應之外，科學家們也發現在研究結束時，仍有一些因素發生了長期性質的變化。基因表達，端粒動力學，DNA損傷這三個方面是長期性變化，頸動脈增厚，眼部變化等情況是某些認知功能的一小部分變化。
總而言之，微重力環境對人體不是很友好，這麼多年研究發現，微重力環境對人體會有很多長期性改變。比如說腦脊液會增加，骨質流失，人體肌肉行為無力，DNA損傷，遺傳學變化等改變。有一些影響需要幾年的時間才能恢複，比如待在太空六個月之後，骨質流失程度會達到10%，需要4年以上的時間才能恢複。
在這張2015年的照片中，兩位宇航員要將腳鉤在藍色扶手下，這是為了固定，要不然這個發型會很滑稽
微重力環境下的人體科學實驗是軌道空間站研究的重中之重，不過除此之外還有很多研究內容。宇航員們一邊要保護自己的身體，定時進行身體鍛煉與測量，報告數據，還需要在軌道空間站上進行實驗。ISS實驗包含六大類，分別是其他生物的生命科學實驗，物理實驗，天文學實驗，醫學實驗，氣象學實驗和剛才我們說到的人體實驗。
藥物實驗
空間站不僅是宇航員們的家，也是唯一擁有微重力環境的實驗室，因此我們可以看到，宇航員們的許多實驗都傾向於圍繞微重力環境進行測試。過去宇航員們用於零重力晶體生長的實驗還幫助科學家們改進了流感和艾滋病等各種疾病藥物的進步，而ISS的實驗還遠遠不止如此。
這位宇航員正在使用吸管將蛋白質溶液轉移到蛋白質晶體生長皿中進行實驗，通過觀察與帕金森病相關的蛋白質晶體，可以改善地球上治療帕金森疾病的方式
動植物實驗
這裏不僅是宇航員們的家，還有許多不同的動植物，它們也在國際空間站上生活。宇航員通常會和這些動植物一起研究微重力環境下不同生物體的行為。ISS上有專為老鼠和魚設計的棲息地，這些棲息地可以幫助宇航員們研究這些動物在微重力環境中的行為，這也是應對骨流失和視力問題提出的類比解決方法。美國宇航局之前還把飛行昆蟲送上ISS，結果實驗證明部分飛行昆蟲無法適應太空環境，或者說它們無法在微重力環境下飛翔。
美國宇航局很喜歡把各種“奇奇怪怪”的生物送上ISS，比如果蠅，臭蟲，帝王蝶，蜘蛛，蠕蟲，烏龜等等動物。物種不一樣，對微重力環境的適應程度也不一樣，一些動物在微重力環境下日子過得非常好，反觀人類在所有物種中的適應力表現是很差的。這甚至讓我有了一個想法，一些動物是不是從太空來的呢？畢竟他們適應環境的能力太強了……
這是齧齒動物研究箱，這是一個全自動演示系統，這個系統中有獨立的空氣，光照，食物，水和廢物清除系統。可以說是國際空間站中的豪華間
未來的人類絕不止步於地球，我們會乘坐飛船到達月球，火星甚至更遙遠的星球，這不僅僅是因為未開采的資源，這種探索精神更象征著科學技術不斷執著突破，改變現實生活的態度。不過，夢想就算再遠大，也要解決吃的問題，不解決吃總不能讓宇航員餓著肚子前往月球。所以這也是我們剛才說到的植物實驗中的一個部分，宇航員們會使用人造光來引導植物生長，不需要陽光，植物一樣可以健康的生長。
宇航員們會在國際空間站植物培養室內，對農作物進行生長試驗，擬南芥作為模式植物擁有得天獨厚的遺傳研究優勢，先用擬南芥做實驗，然後在用其他小型開花植物
新興科學實驗
其實ISS的很多實驗都是在為未來做准備，未來的中國空間站也是一樣的，有很多太空實驗需要借助微重力環境進行測試。我們解決了吃的問題，還有一個住的問題，比如未來宇航員登上了月球，那宇航員們不可能露天躺著睡覺，需要一些建築或者進入月球的天然岩洞裏居住。從地球運輸建材預算太高，所以科學家們想到了一個點子，那就是在月球上用月塵直接3D打印一個，這樣的話只需要從地球運輸一個配套的3D打印機就可以了，火星也是一樣。
ISS上的微重力科學手套箱中的3D打印機
去年4月，宇航員們就在微重力環境下進行了3D打印研究，了解微重力環境下的3D打印技術可以為未來宇航員在月球上的各種活動提供便利性。ISS的許多實驗都具有前瞻性，是為未來人類開拓更遙遠的星球而准備的。現在，科學家們正在開發新一代月球和火星宇航服，在地球上進行模擬月塵滲透實驗之後，就可以將宇航服送上太空，讓宇航員們進行宇航服新系統和機動性實驗。
軌道空間站的未來與前瞻
有趣的實驗，硬核的實驗，關切人類自身的人體實驗，具有前瞻性的實驗，空間站的教育意義等等……這些擁有特殊意義的科學實驗是微重力環境和軌道人造建築的特性，而這些科學實驗也奠定了空間站科學的發展基礎。無論是ISS還是其他軌道空間站，對未來人類科學都有啟蒙的意義。縱觀未來，會有越來越多的空間站，空間站的類型也會逐漸增多。
現在我們看到的空間站只有科學用途，隨著科學技術的不斷進步，很快的，空間站將向商業化，娛樂化的方向進步。軌道旅遊空間站，太空酒店空間站，人造重力空間站會像雨後春筍一樣，遍布整個太陽系。未來我設想，空間站會成為人類文明殖民星球的一個標志，隨著軌道空間站或者說深空空間站的興建，也會有越來越多的朋友了解空間站。
遍地開花，這就是未來空間站的發展道路，不過，正確的科學用途將永遠伴隨空間站左右，無論空間站如何進步與發展。
