1984年1月，里根总统宣称，美国空间计划的新目标，是设置一个永久性的载人空间站，这一计划立即遭到科学家的反对。计划中的这个空间站重40吨，载6 ~ 8人，每次飞行时间6个月，在空间站上还有一间比卧室的公寓房间大一些的生活区。空间站将装备科学与工业试验室，一个卫星修理车间，一个观察太空的望远镜台架和一个观察地球的望远镜台架，以及一个半英亩大小，可提供75瓩电力的太阳能电池。这是美国航空航天局继阿波罗计划之后提出的一个最大胆的设想。

如同航空航天局的许多空间计划一样空间站计划受到众多科学界同仁的强烈攻击。为什么科学家如此反对载人宇宙飞行呢？英国《自然》杂志认为，航天飞机花掉了宇航署的极大部分资金，这可讲到了问题的点子上。航空航天局的预算并不具有无休止的伸缩性，在空间站这样的大型航天计划要从中动用大笔资金时，首先感到苦恼的就是科学家。一位行星学家认为，航空航天局把科学放在最下级，这使他倍感痛苦。

按一位科学家的观点，宇航员不仅消耗了宝贵的科研经费，他们实际上非但帮不了科研工作的忙，还碍手碍脚。宇宙飞船上的乘员撞来撞去，使望远镜轻轻摇晃。每当一名宇航员转头时，宇宙飞船就会以10^-4g的加速度向相反方向转动。只要打一个喷嚏就会毁了一次试验。

一般说来，科学家总认为，如果让宇航员呆 · 在家里，让计算机和机器人代他们工作倒更好些。人在宇宙空间要消耗氧、食物和水，还需要昂贵的管道处理排泄物。计算机花费就少得多，它们只需唾手可得的太阳能。而且机器比人更可靠。

但笔者认为同仁们忽视了这么一个事实：人离开地球，是地球上3亿5000万年以前鱼类离开海水以来，生命进化过程中最重要的一次飞跃。这关键性的一步已使科学研究取得了重大成就，但科学研究并不是空间计划的唯一目的，甚至不是其重要目的。我已与同仁们论战了25年之久，在我还是航空航天局探月委员会主席时，该委员会中的科学家就对宇航署的载人环月飞行计划抱怨不已。载人环月飞行是在月面上降落的序幕，但他们认为这是没有科学价值的。然而，载人环月飞行，以及鲍曼、洛弗尔和安德斯于圣诞夜在月球上读《创世纪》的壮举，是人类历史迄今为止最最伟大的一幕，这与其他成就一样，使航空航天局和阿波罗计划一举成名。

也许问题在于科学家不愿理解这类成就在感情上的号召力。他们认为空间计划中所有的经费都是给科学家的；他们没有认识到科学研究并不是空间计划的主要推动力。美国的纳税人支付了数十亿美元，不是为了让航空航天局去捡回几块月亮岩石。他们纳了税，让航空航天局去探索月球，因为他们觉得控制空间对美国的安全至关重要。登月的目的不是要在月球上从事科学研究，而是要发展美国载人宇宙飞行的控制和调动能力，要在另一个超级大国的积极行动面前，表明美国在太空中的存在。

正是理解到控制空间与美国的国家利益息息相关这一因素，使美国人愿意为载人宇宙飞行支付数十亿美元。数十亿美元流入了航空航天局载人宇宙飞行计划的预算，再为科学研究添加几百万美元总是不难解决的。宇宙科学与其他科学相比，花费是很大的；木星和土星的“航海者”计划就花费了4亿美元。由于公众对载人宇宙飞行不再具有强烈的兴趣，与同样耗资数亿美元的DNA重组和癌症起源研究相比，对木卫一火山和土星环的研究就不会有多大进展。

正如总统科学顾问乔治 · 凯沃斯所言，科学家们对自己的研究工作如此感兴趣，他们常忘了公众把为科研提供经费视作将来的种子资金——看作一种投资，而不是一项权利。空间科学总是得沾载人宇航计划的光。如果美国航空航天局正如范阿伦教授数年前建议的那样，永远取消载人宇宙飞行，航空航天局也就不能再为空间科学提供经费了。因为根本就不存在什么航空航天局了。在科学家们批评为航天飞机和空间站提供了过多经费时，他们正忽略了这一点。

这就是执行空间计划头二十五年的情况，我们进入空间去迎接苏联在载人宇宙飞行方面的挑战，同时又进行了一些有趣的科学研究。如今，宇宙飞行的新纪元开始了，其侧重点也改变了。此后，宇宙飞行的主要推动力是商业应用，在轨道中制造稀有的药物和价值数百万美元一磅的钻石，这是一种提高劳动生产率的新方法，可以更多地给纳税人带来经济上的收益。某些商业应用已付诸实现，如通讯卫星，进行导航、天气预报、全面探测地球粮食、水源、森林、土地和矿物资源的卫星，但是，最大的酬报还在后面，这要由空间站来实现。

宇宙飞行一项几乎是侥幸的收获，就是在人类感官极不适应的无重力环境中，原来是制造某些商品价值极高的稀有物质的理想场所。其中包括价值2200万美元一磅的救命的药品。尽管将一磅制造设备和原料送至太空以及取回产品得耗资5000美元，太空制造业仍是一项有利可图的事业。

利润可达数百万美元

可以在太空中制造的某些药物，能用来治疗危害美国数百万人，每年造成数万人死亡的疾病。现在这些药物很贵，因为产量很低，混有大量杂质，在给病人服用之前，需将这些药物浓缩到有效剂量，并去除杂质，以消除副作用。

过去这很难处理。药物是一种特殊的分子，杂质也是分子，与药物分子很相似。浓缩药物，就是将有巧的药物分子与杂质分子分开。该怎么办呢？

可应用电泳现象来给药物去杂。已证实，在太空中给药物去杂比在地球表面更便宜，更有效。先把药物与杂质的混合物溶解，分子从周围环境中获得电荷。再加上电压，液体中的带电分子就运动起来。每类分子因大小和形状不同，带电量也不同。分子带电量越大，运动得就越快。药物分子和杂质分子以不同速度运动，一段时间后，这二类分子就分开了。

将这一方法付诸实用时，问题在于分子的运动取决于极小的作用力的微妙平衡——液体的粘滞力与作用于带电粒子上的那股静电力的平衡。在地面上应用电泳现象去杂时，液体微微流动就会扰乱二种力的微妙平衡，从而使各种分子混杂起来。这大大降低了终极产品的纯度。由于一部分液体总是比其余的液体要热一些，所以液体必然会流动。热的液体膨胀上浮，达到容器的顶部；其余的液体，因与容器壁接触，要凉一些，密度较大，会沉到容器底部，热的液体上浮，冷的液体下沉，这就称之为对流。对流是采用电泳法低价生产药物的大敌。

但是，只有在存在重力的情况下才发在对流。在太空中，重力为0，冷而密的液体不会沉至底部，密度较低的液体也不会升至液面，大家都停留在原处。这样，分离不同种类分子的过程就能进行到底。在航天飞机上进行的试验表明，太空中制造的药物比地球上制造的同一种药物要纯净5倍。而制造速度可提高400 ~ 800倍。这表明，太空中一个月的产量，相当于地球上30年的产量。这就能导致药物价格大幅度下降。

可在太空中制造的一种有希望的药物就是尿激酶，它可用来治疗由血栓引起的肺栓塞和心力衰竭。在美国有100万人患这种病，每年因此病死亡的有5万人。一剂尿激酶约值1000美元，每年需50万剂，总价值达5亿美元。尿激酶是由肾脏中一种特殊的细胞产生的。在航天飞机上进行的试验表明，电泳法可以将产尿激酶的细胞与其他细胞分开来，从而提高尿激酶的产量。在空间或地面培养高产细胞，可使尿激酶的价格下降十几倍。就此一项，每年就可节约数亿美元，亦可拯救许多在当今价格下无钱治疗的病人的生命。

另外一种适合于空间制造的稀有的贵重药物，是可用来治疗血友病的凝血因子Ⅷ，现在每剂价格3000美元。还有一种β细胞，这是产生胰岛素的胰脏中的一种特殊细胞。在太空中，运用电泳法，能很容易地将β细胞与其他细胞分离开来。动物试验表明，如果将这些β细胞移植到人体中，体内就能持续产生胰岛素，这样就能根治糖尿病。

β细胞可在美国消灭糖尿病，这对拯救生命、降低医疗价格具有深远的影响。由于糖尿病会引起种种并发症，目前，该病在美国仅次于心脏病和癌症，是造成大量死亡的第3号疾病。

糖尿病引起的并发症包括色盲、心力衰竭和肾功能衰竭。注射胰岛素对这类并发症是无效的。它只能降低病人的血糖。单单由肾透析法治疗由糖尿病引起的背衰竭一项，每年就耗资4亿美元。治疗由糖尿病引起的其他并发症，每年至少耗资3亿美元。如果采用空间技术可以大宗生产β细胞，不仅每年可节约数亿美元，还可使无数人解除病痛。

在太空制造计算机集成电路块

空间站亦提供了制造纯度极高的大晶粒的可能性。这些硅和砷化镓之类的半导体晶粒，是美国电子工业兴起的基细。切成薄薄的晶片，印上电路，再切成1/4吋²的小片，这就是每台电子计算机都少不了的集成电路块。在地球表面形成晶体时，对流会影响纯度，从而破坏晶体的均匀度，并使最后制成的集成电路块的某些电路失去作用。由于采用的半导体的这类缺陷，制成的集成电路块有50 ~ 98%得废弃。但是，在失重状况下形成的晶体，未受对流的干扰，几乎是无瑕可击的。由于废品率下降，集成电路块的价格将下降，美国在国际计算机市场的竞争地位将加强。

更为重要的是：制成几乎完美无缺的晶体，意味着晶体几平方英吋的整个表面可以一齐切下，制成一片超大规模集成电路块，计算机的速度和可靠性，均可因此而增长。有了超大规模集成电路块，就可制成巨型电子计算机。如果在太空制造晶体，就可促进超大规模集成电路块的发展，这将有助于美国公司攫取国际巨型高速电子计算机收益诱人的巨大市场，从而很好地补偿纳税人的空间计划投资。

浮起的钢锭

空间制造业尚可带来其他什么收益，现在正在研究之中，如泡沫金属——例如可以浮在水面上的钢。这些材料很牢固，但很轻，在地面上是无法制造的，词为气体会泛泡泡，冒到溶化了的金属表面而逃逸。光导纤维是另一项有前途的产品。用于纤维光导的极为纯净的玻璃，在空间可获得更高的纯度，而玻璃越是纯净，信号于消失前在玻璃纤维中传播的距离就越远。通讯卫星出现以来，纤维光导在通讯史上正在引起意义最为深远的革命。利用空间站改进玻璃纤维的制造工艺，将大大推动美国经济的发展。

在航天飞机上可以试验一下这些无重力制造技术，但只有空间站可使其产生成果。制造可供市场销售的药物和晶体，需要重达数吨的设备，还要供每年加工的数吨原材料。它还需要倍加关注，在某些情况下，每个工厂单元每天要花3 ~ 4个小时。从理论上讲，建造一个全自动化的工厂是有可能的。但地面上的经验表明，自动化工厂易出故障，需经常维修。如果一家公司在准备下一次航天飞机飞行的维修工程师到来之前得停工，那它很快就没有生意了。一架航天飞机和它的机组人员经营一家工厂的业务是足以胜任的，但是，一架航天飞机价值约10亿美元，每次飞行耗资7100万美元，这就谈不上什么经济效益了。

空间站是唯一合适的解决方法。为利用太空的加工潜力，它是航天飞机的必然后继者。它还有其他用途，航空航天局的空间站计划，包括一个修理出故障卫星的整修车间。展望二十一世纪，空间站乘员可乘坐太空“救去艇”“划”到失去功能的卫星旁边，将它挂在船尾上，拉回整修车间修理。

太空救生艇现在还未造成，但航空航天局希望在空间站开始运行时，能获准制造一艘“轨道运载器。”

在空间站从事维修工作，可以省下大笔经费。大型通讯卫星，每颗价值1亿美元？而特殊用途的科学卫星，要几亿美元一颗。目前，在轨道中运行的卫星有90颗，九十年代计划发射数百颗。预计空间站在大约8年时间内耗资80亿美元，其中大部分费用，单从计划中的卫星修理一项就可回收。

空间站亦载有备用卫星，可供通讯之类的主要业务采用。在一颗重要的卫星发生故障失去功能时，空间站乘员就可以将它拉上来修理，同时放出一颗新卫星。现在全世界都仰仗通讯卫星，保证通讯卫星持续工作，将是空间站一项极其重要的使命。

这一商业性综合体——工厂、修理车间和备用卫星仓库——将提供空间站大部分维持生计的业务。

这是否意味着科学研究在空间计划中已不再占有重要地位？绝不是这样，空间站对科学研究极有用，然而，单凭科研成果还不能评价耗资数十亿美元的空间站的价值。一旦空间站上天，科学研究就能自由驰骋。九十年代所有大型天文卫星——太空望远镜，高级X射线天文台和γ射线天文台——都设计得可由航天飞机和空间站的乘员在轨道上维修，科学仪器、恒星追踪系统、无线电天线和用来使望远镜镜头和仪器包持同样温度的冷冻剂，均可在轨道中维修或得到补充。这些空间天文台耗资巨大，单太空望远镜计划就耗资10亿美元以上。如果它们停止运行，在我们有生之年就无法使它们恢复工作。使太空天文台持续工作，将是空间站对科学进步的最大贡献之一。

新的太空天文台可能会揭示最大的宇宙秘密。载有这样3种天文台的卫星，也许是太空署迄今发射的最重要的科学卫星。太空望远镜的清晰度和观测范围优于地球上最大的望远镜，可使天文学家看到宇宙的边缘，并回到时间的起始点。我们将发现是怎样一种神秘的力量在起作用呢？X射线天文台将为潜伏在许多星系中央部分的巨大黑洞提供信息。它亦将为当今观测宇宙学最重要的问题——宇宙中神秘的物质——揭示更多的信息。

在某些方面，γ射线天文台是所有太空天文台中最令人感兴趣的一种。γ射线穿透力极强，可在宇宙中穿越极大的距离。在我们看到天边射来的γ射线时，我们看到的那部分宇宙处于极早期——也许刚诞生不久。γ射线天文台提供的幼龄宇宙的图像，也许能为科学上另一个令人着迷的问题提供一些线索。宇宙中何处存在反物质？如果物质与反物质是等价的，在宇宙极年轻时，它们应是等量的。但是，如今宇宙看来几乎全由普通物质组成。这是什么缘故？此外，还有产生强烈的γ射线爆发的神秘天体。γ辐射簇射来自看不见其他天体的那部分太空。它们是些什么？多么大的天体可以在产生γ射线时，不同时产生X射线、紫外线和可见光？还没有人能对此作出解释。

火星土样

最后，最激动人心的远景是行星探索，例如，从火星这颗红色行星取回土样，借助于空间站，这一目标是可能实现的。如果从地面发射卫星，取回火星土样，得耗资数十亿美元，令人望而生畏。但是，如果必需的宇宙飞船和设备可以用航天飞机送入轨道，在空间站上装配，费用就可大大削减。这样，我们就有可能对“海盗”计划未解决的一个重大问题——是否在另一颗行星上也能独立形成生命——找到解答。

由此可见，当初并非为了科学研究而构想出来的空间站，将给科学和经济带来无可估价的利益。

[Science Digest，1984年5月]