1、襁褓
卡角一声巨响，航天飞机闪亮登场。
1981年4月12日，美国航天飞机“哥伦比亚号”从卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的39号发射台腾空而起，2天后顺利返回地面，首飞圆满成功，终于将尴尬的7年载人航天空白期甩在脑后。自从1974年美国航天员从“天空实验室”撤回地球后，这是美国人头一次进入太空。国家航空和航天局（NASA）①欣喜之余认为，争取经费再搞一个大项目的时机到了。NASA在媒体上宣传说，建设永久载人空间站是载人航天发展“符合逻辑的下一步”。1982年5月，NASA成立空间站任务特遣组（Space Station Task Force）研究用户的可能需求。NASA与波音、麦克唐纳-道格拉斯、TRW、罗克韦尔、格鲁门、通用动力/康维尔、马丁?玛丽埃塔和洛克希德共8家公司②分别签署了一份价值100万美元的合同，要求它们对空间站方案进行论证研究。
“哥伦比亚号”航天飞机第一次飞向太空时的情景，中间巨大的外贮箱被涂成了白色，后来NASA为了节省成本决定不刷白漆，所以大家现在看到的航天飞机外贮箱都是“本色演出”，通体橘红色。
1983年3月，各公司提交报告，提出了自己的概念设计。这8种方案五彩缤纷，各具特色，共同点是都采用多舱体设计，舱体使用航天飞机运送到预定轨道，由航天员在太空组装，电力供应采用大型太阳能电池帆板。
美国人喜欢“梦”这个词，北京奥运会上美国男篮号称“梦八队”，一家美国巨型公司的最新广告语是“梦想启动未来”，“美国梦”的叫法也屡屡在好莱坞电影中出现（当然，如今多出现在喜剧片中，成为鼓吹和揶揄的双重对象）。20多年前，一个美国老人也抄起了这件法宝。“我们能追随我们的梦想前往遥远的星球，在太空生活和工作，从而取得和平的、经济的和科学的收益。今晚，我命令国家航空和航天局在10年内建成一座永久的载人空间站。” 1984年1月25日，美国当时的总统罗纳德?里根在国会发表一年一度的国情咨文（有点像我国国务院总理在每年3月的全国人民代表大会上做政府工作报告），正式宣布美国将研制大型空间站。里根同时要求NASA邀请美国的“朋友和盟国”加入这个项目中来，向世界“传播自由”。盟国们也真给面子，欧洲航天局、加拿大和日本都宣布参加空间站计划。
1984年6月，伦敦，西方七国首脑会议，里根得意地向英国首相撒切尔夫人、日本首相中曾根康弘等展示空间站模型。
既然总统已经发话了，空间站项目就由NASA的部门层面上升到国家层面。不过总统的支持来之不易，总统科学顾问和国防部长都对NASA研制空间站持反对态度。NASA向总统保证会以最小的代价达成目标。有多小呢，只要80亿美元就行了。NASA为了研制航天飞机花了124亿美元，这还不包括后来那4架航天飞机轨道器的建造费用。再看空间站的研制费用，NASA这回确实是勤俭持家。
不但花钱少，而且功能多。NASA列出了空间站的8种功能：
●太空实验室
●永久对地观测平台
●天地运输节点
●航天器维修保养平台
●航天器在轨组装
●工业生产平台
●太空仓库
●其他大型任务（如探测月球、火星）的中转站
NASA成立了一个空间站概念发展小组分析评比前一年各大企业提交的方案，3月给出了分析报告，筛选出4个候选方案，还有1个备用方案。这5个方案分别是：
●约翰逊中心的“跑道”方案 ―― 带有太空拖船和卫星维修站
●马歇尔中心的“平面CDG”方案 ―― 非常类似1993年的国际空间站方案
●“三角”方案 ―― 有一座大型三角桁架，两端布置太阳能帆板和增压舱段
●“大T”方案 ―― 有一个T字形太阳能帆板和增压舱段，靠重力梯度稳定
备用方案
●“纱阵”方案 ―― 外形就像一个巨大的纺轮
这几种方案里哪一种能入您的法眼？
２、“动力塔”
1984年4月，在约翰逊航天中心内新成立的“空间站项目办公室”最终将波音/格鲁门的方案合并修改成“动力塔”方案作为空间站基准设计方案。“动力塔”名字来源于它的重力梯度稳定方式。空间站有一根122米长的大梁指向地球，大梁下端（也就是偏地球那头）布置航天员居住和工作的舱体以及航天飞机对接口。在大梁中间偏上的地方横着放置一根82米长的桁架，两端共布置8块大型太阳能帆板。航天器运行时的姿态控制是设计师要考虑的大问题。传统的姿态控制办法是航天器用姿态传感器感知姿态变化，如果即将超出允许的范围，则开启动力装置恢复应有的姿态。打个比方，我一不小心踩在西瓜皮上，眼看要摔跤，我闪电般移动身体瞬间把重心稳住，避免了与大地的亲密接触。这种办法需要我的平衡感官正常而且全身要协调运动，即使这样事后也不免出一身冷汗。与此类似，空间站在轨道上运行时受各种干扰，姿态发生变化，严重时会影响空间站内的工作甚至危及安全。所以空间站要设立复杂的姿态感知和控制系统，用以维持正常的姿态，这会占用空间站非常宝贵的空间和质量。“动力塔”的大梁就像大钟静止下来的钟摆，重力使它始终指向地心，不需外来能源就能稳住空间站。NASA认为这种无源方案既能控制好姿态，又节省空间和质量，一举两得何乐不为。
“动力塔”外形简洁，大梁指向地球的那端装有圆柱体形状的居住舱和实验舱，中部是8块大型太阳能电池帆板，最上端是天文观测等科研仪器。
“动力塔”空间站上的建设将分步实施，第一阶段建设2个居住舱和2个实验舱，6名航天员常驻其上，空间站运行轨道高度400千米，倾角28.5度。建设从1992年开始，在3年里，航天飞机飞行12次，将大型部件送上轨道。航天员要频繁出入太空，把这些部件组装成完整的空间站，最繁忙的时候每个航天员每周要进行18小时太空行走。到1993年4月，空间站开始具备初步工作能力。时间紧迫，1985年4月，NASA和几家承包商签订合同，开始概念研究和初步设计。
1984年7月，NASA把空间站概念研究工作分成四大块，分别由下属的“四大天王”管理，它们是：约翰逊、马歇尔、戈达德和刘易斯中心③。其中值得一提的是刘易斯研究中心负责的空间站能源方案选择的论证，说白了就是研究空间站的电从哪里来、怎么分配等问题。摆在他们面前的是传统的太阳能光伏电池和新兴的太阳光热动力发电装置。前者的优势是技术现成，风险小，投资小，没有活动部件。后者的好处是能源转换效率比前者高，寿命长，而且质量小，面积小，这样它对航天站姿态的影响小，空气阻力也小，可以节省站上宝贵的推进剂。当然有利也有弊，太阳光热动力发电装置研发还处在初期，何时能投入工程应用还未可知，而且建设时一次性投入高，再加上有活动部件，可靠性低一些。1985年4月，NASA拨出2000万美元给刘易斯中心这个组的承包商TRW公司和洛克希德公司研究供电技术。1980年代后期，NASA又开始研究利用系绳卫星切割地球磁力线发电作为空间站的辅助供电手段。
闲话少说，各公司交作业的时间到了，当人们看到这些方案后不禁目瞪口呆――这些设计几乎一模一样，简直是一个娘胎里蹦出来的。
马丁.玛丽埃塔公司方案。
罗克韦尔公司方案。
TRW公司方案。
请看上面三种设计，是不是如出一辙。
美国一向标榜自己的创新精神，可是这些顶尖的美国空天企业居然跟商量好了似的，推出如此接近的设计，毫无创新可言。观察家们批评承包商一味保守，只知模仿基准设计，减少风险，以便赢得竞标。1987年5月，前空间站工程师奥利弗?哈伍德（Oliver Harwood）在美国参议院的一次听证会上作证说：“我国空天工业的创造精神和能力正在被‘橡皮图章’恣意挥霍。NASA的设计代替了自主的、有竞争力的解决系统问题的办法。为什么8家承包商提交的方案如此相似？在真正的竞争下，每个方案都应该有鲜明的特点，不会雷同。”
“动力塔” 一出笼就面临问题。首先是管理和预算办公室把1985财年预算从2.35亿美元削减至1.5亿美元，这点小小的减少使总费用增至81亿美元，按币值约合现在的114亿美元。同时，外界特别是空间站未来可能的用户强烈批评“动力塔”的设计导致空间站内微重力环境很差，在这里从事微重力试验和生产简直是噩梦。
3、“双龙骨”
在用户和航天员的压力下，1985年10月，NASA完全改变了空间站的基本设计。新方案最大的的特点是大梁不再指向地球而是横在太空中，成为空间站的桁架，这根架子足有150米长，在它的中部是一个矩形框架，桁架和矩形框架上都可以安装舱段和必要的设施，如太阳能电池帆板、通信天线、科研设备等。有人把这个矩形框架比作空间站的龙骨，于是“双龙骨”的名字被人广泛叫起来了。“双龙骨”方案主要来源于洛克希德公司和麦克唐纳-道格拉斯公司的设计。由于在桁架中部加设了“双龙骨”，它的主结构刚性比“动力塔”高得多，因此更容易稳定，站上的微重力环境也比“动力塔”好得多。因为科学家们担心人数太少会让站上的乘员组忙于空间站的组装和日常维护，无暇顾及科学实验任务，所以乘员由6人增至8人。NASA希望第一个部件能在1993年1月发射。
这张图很清楚地显示了“双龙骨”方案的特点，一根主桁架横在太空中，两端分别布置了太阳能光伏电池帆板和太阳热动力集热器；中间是大型巨型框架，环抱着居住、实验舱，上方还有卫星维修码头；一架航天飞机轨道器正准备与空间站对接，远处是太空拖船，用于拖拽需要修理的卫星。
空间站建设分两步进行。第一阶段先装好主桁架和部分舱段，让航天员可以在站上生活工作，需要航天飞机飞行11架次。第二阶段将把剩下的部分全部完成。 NASA声称，变更设计后，空间站的性能提升很多，但成本只需增加4亿美元，实在是价廉物美。但很多人怀疑这种说法，他们觉得这么复杂、庞大的空间站成本增加得不会只是一点半点。
NASA决心用实施堵住这些讨厌鬼的嘴巴。设计师们努力在空间站的成本、工程难度、安全性和用户需求之间寻找最佳平衡点。1986年3月。设计B1阶段结束，NASA将桁架结构横截面尺寸从3 x 3米提高到 5 x 5米，以提高结构刚度和强度。空间站电力输出功率提高到87.5千瓦，其中太阳能光伏电池占37.5千瓦，太阳光热动力发电装置占50千瓦。美国乘员舱由 4个砍至2个，以腾出地方给欧洲和日本的合作伙伴放置他们的舱体。为了保证居住容积不变，美国舱的长度增至13.3米。
“双龙骨”空间站上的增压舱段，里面非常宽敞，3名航天员同处一室也丝毫不觉拥挤，舱段之间有增压通道相连。
1986年5月，NASA空间站办公室公布了推荐基准方案作为C/D阶段的开始。为了削减成本，空间站外用于科研设备的固定接口9个减到5个。2个卫星维修码头也取消了。根据计划，1993年1月第一个组建发射入轨，经过航天飞机6次运送后，到1993年8月，空间站基本具备初始的有人照料支持能力。再经过两次航天飞机飞行，到1994年1月，空间站将准备好达到初步的永久工作能力。在21次飞行后，正式具备永久工作能力。2 1次比12次，这差不多是“动力塔”方案时期的两倍。
不过这还没完。在1986年1月28日挑战者号那次灾难性的事故后，为了提高安全性，危险性评估特遣组（Critical Evaluation Task Force）分析了空间站的设计，肯定了它的安全性，但是要求减小航天飞机轨道器每次运输载荷的质量，而且每次飞行任务的复杂性大大提高。10 月，NASA公布了最新的组装进度安排，为达到初步工作能力，航天飞机飞行次数将增加到30次以上，而1984年的方案中只需要8-10次。约翰逊航天中心认为这意味着航天员出舱工作（EVA）也会相应增加，安全性随之下降。他们发现自己陷入了怪圈：为提高安全性执行的措施反而降低了安全性。
“双骨架”方案的一些设计让很多人不太感冒，他们直言不讳地点出了不少问题，诸如维护口盖设计不好，航天员维护时难以接近；乘员居住舱向外观察的视野不佳；没有EVA设备的内部传送设施等等。航天飞机航天员戈登?福勒顿（Gordon Fullerton）批评说：组装空间站需要进行的太空行走太多太复杂，结构和管线不易维修和更换，EVA用于空间站维护的时间过多。美国舱段2+2变成 1+1，没有地方增加淋浴间、盥洗室或者航天员避险“安全屋”。修正设计失误也许是不可能了，但愿意外的失败不会发生……
1986年夏天，空间站计划一度停摆，因为NASA陷入了一场严重争吵。事情源自NASA试图将部分居住舱任务从约翰逊中心划给马歇尔中心，约翰逊中心不干，两个中心的头头和NASA更高的头头爆发了争吵。直到9月份这事才平息下来，两个中心和NASA高层达成妥协，各退一步。从这个事例也可以窥视出NASA华丽光鲜外表之下的内部问题之一斑。NASA毕竟是个官僚组织，而且是头拥有十几个中心、实验室、研究所和数万雇员的庞然大物，内部各小集团利益有时互相交错，有时严重冲突，一旦产生内耗，后果不容小视――挑战者号事故可不是偶然发生的。
经过艰苦的讨价还价，国会终于通过了NASA空间站 1987财年的预算：4.2亿美元。要拿到这些钱就要满足国会老爷们的苛刻要求，比如空间站输出功率至少要达到37.5千瓦；航天飞机第六次组装飞行后，微重力实验室应该投入使用。甚至外国合作者也受到影响，国会要求必须在发射完美国舱段后才能发射外国的舱段，而且要限制欧洲航天局哥伦布舱进行生命科学实验。
这些要求实际上迫使NASA对空间站设计进行重大修改。修改的方向竟然来自NASA的内部――约翰逊中心。NASA早先在国会作证时，拍胸脯说没有一分钱用于空间站的其他任何一种设计。没想到下面的人竟然瞒着NASA的高层“反叛”。约翰逊中心命令它这组的主承包商罗克韦尔公司和麦克唐纳-道格拉斯公司审查一种更小、更紧凑的空间站设计。当然，干这活时必须绝对保密，要瞒着NASA总部那帮官僚老爷。NASA的头儿们就这样被自己人敲了一闷棍，生疼。
这事曝光后，NASA内部流行一句笑话：谁能告诉我，休斯敦和华盛顿，哪个是我们的头？解释一下，约翰逊中心位于德克萨斯州休斯敦，NASA总部在华盛顿。
转眼来到了1987年。2月NASA公布了一份详细的空间站计划成本清单。这份文件显示，按1984年币值计算，“双骨架”空间站计划至少要耗资145 亿美元，相当于现在的210亿美元。这个巨大的数字立刻在国会引发纷纷议论，政客们开始利用这个机会表达对空间站计划的怀疑。NASA极力维护这个能给它们带来巨大收益的项目，经过沟通，在春光明媚的3月，里根政府官员和NASA达成妥协，白宫允许NASA继续推进空间站计划，但是必须修改设计方案，把庞大的双龙骨结构和一半太阳光热动力发电装置从设计中去掉，这样可以省掉大笔美元，只需要122亿就能造出人类史上前所未有的太空建筑。
嗯，当然，前提是NASA能改掉一贯超支这一著名“恶习”。
注释：
①NASA 是National Aeronautics and Space Administration的缩写，翻译为中文是美国国家航空和航天局，也有人翻译为“美国宇航局”、“美国航宇局”、“美国国家航宇局”、“美国太空总署”或“美国航太总署”。Aeronautics是航空学之意，Space有太空、航天之意，笔者认为从简洁和准确的角度出发，中文简称不妨翻译成“美国空天局”。NASA是美国联邦政府管理民用航空和航天项目的机构，成立于1958年10月1日。
NASA1975年到1992年使用的LOGO。
② 这个名单几乎把美国最有实力的航天防务企业一网打尽。波音不仅造喷气式运输机，而且在航天领域也很有实力，不过它最拿手的看家本领是吞并竞争对手，1997年它把另一家老牌空天企业麦克唐纳-道格拉斯公司吞并了。麦克唐纳-道格拉斯可能叫它的简称“麦道”更为人熟悉，它研制生产的DC-8、9、 10和F-15、F/A-18、德尔塔运载火箭如今都成了波音的当家产品。TRW公司可能知道的人少一些，它的强项是研制地面武器和侦察卫星、罗克韦尔的名牌产品是航天飞机、阿波罗指令舱和B-1战略轰炸机，格鲁门生产海军舰载飞机，如F-14、A-6、E-2等，在航天领域，13个阿波罗登月舱都是它的 “孩子”，1994年它同诺斯洛普公司合并成为诺斯洛普?格鲁门公司。康维尔是通用动力的子公司，通用动力公司曾是美国最大防务承包商，产品上至卫星、火箭，战斗机，下至坦克、火炮、核潜艇，无所不包。不过，在近年的竞争中，它落在了波音和洛克希德的后面。U-2、SR-71、F-104和大力神火箭都是洛克希德的骄傲。自从1995年与马丁?玛丽埃塔公司合并后，宇宙神火箭加入，公司在航天领域也能和其他豪强掰腕子，而且常掰赢。在美国新一代载人航天器 “猎户座”乘员探索飞行器(CEV)竞标中，洛?马公司再次得胜。
③NASA有很多下属机构，主要有：埃姆斯研究中心（NASA- ARC）、德莱顿飞行研究中心（NASA-DFRC）、格伦研究中心（NASA-GRC）（1999年由刘易斯研究中心更名而来）、戈达德空间科学研究所（NASA-GISS）、戈达德航天飞行中心（NASA-GSFC）、独立认证与鉴定研究所（NASA-IVVF）、喷气推进实验室（NASA- JPL）、肯尼迪航天中心（NASA-KSC）、兰利研究中心（NASA-LRC）、约翰逊航天中心（NASA-JSC）、马歇尔航天飞行中心（NASA-MSFC）、斯坦尼斯航天中心（NASA-SSC）、沃罗普斯发射场（NASA-WFF）和白沙试验场（NASA-WSTF）等。这些机构各有分工，实力雄厚，如大家很感兴趣的火星探测计划由喷气推进实验室负责，约翰逊航天中心负责载人航天飞行的指挥控制。
4、“自由”
1988年6月，里根将新方案命名为“自由号”空间站（Space Station Freedom）。虽然是减量缩水版，“自由号”空间站依然是头吞金巨兽。按照NASA的如意算盘，1988财年拿到7.67亿美元预算；1989和 1990财年，预算14亿美元；然后是1991～1993财年每年23亿美元。1994财年降回14亿美元，当年3月，航天飞机将空间站第一个部件，1995年4月达到可永久载人的水平，1997年3月全部建成。NASA试图减少航天飞机飞行次数，按照这个计划，一共需要航天飞机飞行17次。
画家在1989年创作的“自由号”空间站想象图，已经看不到“双龙骨”了。
不过这样就比NASA先前的进度安排落后了6到9个月，国会很不高兴，敦促NASA加快进度。科学家们同样不高兴，与“双龙骨”相比，“自由号”的科研仪器外部泊位由5个砍至2个，一下少了60%。他们也对空间站进度的滞后不耐烦，许多科学家呼吁先用重型火箭发射一个类似“天空实验室”那样但尺寸小一些的单舱入轨，这样他们就可以早早开始科学试验，不用等到航天飞机一点一点把部件送上天。这时外界对空间站项目如此依赖航天飞机已经感到一丝隐隐的不安。科学家之间也没闲着。生物科学家抱怨材料科学占用了过多研究机会，站上缺乏可变重力离心机（variable-gravity centrifuge）、动物饲养设施和专用生命科学实验室。倒是国会对科学家们很照顾。“自由号”空间站原本在第一阶段只安装2块太阳能电池帆板，但是国会要求再增加1对，以保障科研实验。
和1986年夏天相似，空间站项目此时再次陷入争吵，不过这次不是来自内部而是来自大西洋对岸的伙伴。欧洲航天局（ESA）和NASA在前者的角色问题上无法达成一致。前面说了，美国国会限制甚至禁止ESA在“哥伦布号”上进行科研工作。欧洲人理所当然地坚决反对，道理很简单――我们出钱造的东西我们反而不能用，太欺负人了吧。他们坚持要在自己的舱段上从事材料科学和生命科学研究。而且ESA还认为，空间站项目的合作伙伴完全按照“按资分配”的原则确定收益是不妥当的，应该按照一致同意的原则确定合作协定。麻烦还没有结束。1987年4月，美国国防部又插进一杠子。以“冷战斗士”著称的国防部长卡斯珀・温伯格（Caspar Weinberger）①宣称，美国有在“自由号”上进行军事研究的完全权限。这下可炸了锅，NASA和外国伙伴站在一起反对嚣张的国防部。就这样，自己人和自己人、自己人和外国人之间的矛盾让空间站计划步履蹒跚。
经过艰苦谈判，1988年9月，美国与加拿大、欧洲航天局，1989年3月与日本分别达成协议。协议规定，美国建设2个舱，加拿大贡献机动服务系统（注八），欧洲航天局建造“哥伦布号”实验舱，日本建造“希望号”实验舱。美国实验舱97%的使用权归NASA，3%归加拿大航天局。欧洲和日本的实验舱 51%归自己，46%归美国，3%归日本。空间站有8名航天员常驻，6人来自美国，2人来自其他成员国。原本计划每个乘员组在空间站驻留90天，然后航天飞机将下一批乘员送上来，完成任务的乘员组乘坐这架航天飞机回到地球。这就像很多单位用交通车接送职工上下班，只不过这接送一次成本可高了去了。NASA 想方设法要把航天飞机用于空间站任务的飞行次数从每年8次降到5～6次（除了接送乘员组外航天飞机还要运输空间站部件、仪器设备和补给）。受“挑战者号” 失事的影响，人们要求NASA评估研制一种货运重型火箭和载人航天器的可能性，如果航天飞机再出点啥事，有这两样东西就可以保证空间站任务不受影响。当然说归说，NASA得到的那点预算都堆在空间站上还嫌不够呢，怎么可能开辟新战场浪费自己的银子。这不，国会把NASA申请的7.67亿美元的1988财年空间站项目预算砍到了5.25亿美元。到了1989财年，国会批准拨付的资金达到了9亿美元，表面上好像比上一年多了，实际上比NASA要求的14亿美元差了不少。
从技术上讲，1987年的基准设计上依然有“双龙骨”的位置，但是国会没答应为它拨预算，所以NASA的官员私下对“双龙骨”的命运感到怀疑。载人行星探测计划的鼓吹者们更是对这一前景感到失落，如果真的取消“双龙骨”，缩小空间站规模，那么当初NASA将空间站作为飞行器的组装、检修、中转站，便于人类远征火星等遥远天体的承诺就变成了一句空话。
好在这时候空间站遇见贵人了。1989年7月20日，新当选的美国总统乔治・布什（George Bush，俗称老布什）在阿波罗11号登上月球20周年纪念活动上满怀豪情地宣布，美国将重返月球，2001～2005年间在月球建立基地，2018年远征火星。他说：
1961年，我们曾遭遇危机（指美国未能抢先将航天员送入太空），但危机使我们加快前行。今天，我们没有“危”，有一个“机”。我不是打算提出像阿波罗那样的10年计划，而是提出一个长期的、不间断的承诺。首先我们要在下一个10年建成“自由号“空间站，然后我们要返回月球，未来，我们将派人登上火星。
空间站是支撑载人空间探索必要的第一步，我要求副总统领导国家航天委员会研究下一轮航天探索的需求，委员会将直接向我报告工作。”
“自由号”空间站在这项宏大的计划中占有重要地位。这样一来，“双龙骨”结构就有用武之地了。NASA算了一笔账，为了实现布什的登月计划，建设登月航天器支援设施、新增的电力供应设施、14～16名航天员的居住舱至少需要投资10亿美元。“双龙骨”又看到了一线希望。
不过国会没给新总统面子，把NASA申请的空间站1990财年预算从20.5亿美元削减到17.5亿美元。NASA内部非常恼火：国会也太狠了，一砍就是 3亿。但表面上又不能得罪那帮国会议员，于是NASA告诉国会，由于预算不足，“自由号”空间站的第一次发射将从原计划的1994年推迟到1995年3 月，具备永久载人能力则要推迟到1997年6月，全部完成要到1998年2月。这下不高兴的不止是国会，外国合作伙伴也怒了。NASA宣布这条消息前根本没和他们商量，计划推迟一年意味着他们的舱段发射也要往后延迟一年，计划完全打乱了。不止进度延后，而且NASA为了把很多设计也简化或者取消了，比如辐射器和姿态控制发动机的设计就被简化；用户供电容量从45千瓦降到30千瓦；就连价值3.21亿美元的新型航天服也被精简掉了，航天员只能穿着老式舱外航天服从事复杂高难的空间站组装和维护工作。
美女怕超重，空间站也一样。1990年，美国国家研究委员会航天研究小组公布报告，指出“自由号”空间站结构超重23%。报告还列出了其它问题，比如微重力环境达不到空间实验的要求，电力供应不足等。NASA内部一个研究小组也发现了一个严重问题：站上航天员每年需要进行2282～3276小时的出舱作业，远远超过NASA每年500小时既定的目标。由于出现了这些问题，“万恶的”国会在当年10月要求NASA重新设计空间站，并且将1991年的预算由 25亿砍至19亿。
①温伯格1917年8月18日出生，1952年入政界。1980年12月－1987年11月，温伯格在里根政府任国防部长，负责实施美国在和平时期最大规模的军力提升计划，一时地位显赫。但是在1987年，他陷入了伊朗门事件丑闻，因涉嫌向国会撒谎、隐瞒数千页手写记录的罪名接受审讯。1992年，他的老朋友、时任总统老布什宣布给予温伯格“充分、全面和无条件的赦免”。温伯格已于2006年3月28日去世。
5、缩水
1991年3月，NASA推出新设计，正式摈除了“双龙骨”。这个被阉割的方案连名字都被人以嘲讽的口吻简化了，“自由” （Freedom）缩成了“弗雷德”（Fred）。当然，“弗雷德”只是非正式场合时叫的小名，大名还是“自由”，还有很多人喊它“单龙骨”。新设计大大简化了在轨组装程序，工作量明显减少，桁架的预制构件不需组装；每年只需250～300个小时的太空行走就能维护好空间站的外部设施；省略了一对太阳能电池帆板，输出功率从75千瓦降到56千瓦，但供用户使用的容量依然保证有30千瓦。总预算削减了16亿美元，达到169亿美元（约合1984年的120亿美元）。NASA打算为1992财年申请20.2亿元款项，1993财年是23亿，1994～1995每年25～26亿，航天飞机总共飞行23架次，先前的方案要29架次，首次飞行定在1995年11月，飞行17架次后，1999年9月具备永久载人能力。
“弗雷德号”空间站的主桁架长度减为106米，以前“双龙骨”所在的空间现在简单地放上了圆柱形舱段，舱段也变小了，长度从13.4改为8.2米，直径仍为4.6米，好在数量没有减少，依然是1个居住舱加1个实验舱，但是节点舱被取消了，舱段直接连通。计算下来，总增压空间达到了878立方米，由于乘员组人数减了一半只有4人，所以虽然容积少了很多，但他们在站内依然会觉得空间阔绰，就像住进了五星级酒店。不过有一点可能会影响他们对“豪华酒店”的好印象，NASA砍掉了站上的先进生命支持系统，代之以便宜简单的设计，水和氧气也不能完全循环利用。美国实验舱有15个国际标准有效载荷机柜（ISPR），但科学家仍然有烦恼，首先是电力供应不能满足他们的需要，前面说过总功率减少了28%，数据传输带宽也降到了50兆比特/秒，1987年的方案里可是有300兆比特/秒的，相差太悬殊了。更要命的是没有用于生命科学研究的离心机舱，科学家无法理解这个荒唐的设计。很多人还担心4名乘员不够用，光是维护空间站就够他们忙的了，哪里还有时间和精力从事科学研究。
尽管面临重重困难，但美国行政当局依然坚定地推进“自由号”空间站计划。一个很重要的原因是要在太空争夺中压倒对手。苏联在1986年发射了新一代空间站的核心舱，取名“和平号”。按照计划它将接纳依次发射入轨的舱段和飞船，完全建成后将成为100多吨的大型空间站复合体，超过早在1979年7月就坠入印度洋的“天空实验室”，成为空间站巨无霸。一向自命“老子天下第一”的美国人当然不甘心，他们不但要造最大最先进的空间站，而且还起了个在苏联人看来很有挑衅性的名字：“自由号”。听听，“自由”，我们美国人不但在地面建了自由电台和自由欧洲电台天天恶心你们，现在还要到天上弄个“自由号”空间站让你们天天干瞪眼。此外，美国正在进行的“星球大战”计划也需要有一个长期在轨的空间基础设施为其提供技术研究和验证服务。
图1：美丽的地球是衬底，“和平号”就像航行在蓝色水粉画中。
美国人没能得意多久。有一首当时热映的中国电视剧主题歌是这样唱的：人字的结构，就是相互支撑。我们不妨改成：美苏的结构，就是相互支撑……至少在两国的航天领域很有这个味道。
其实1990年苏联的政治社会形势就已经风雨飘摇了，在这一年，苏联的东欧小伙计们就像得了传染病似的，一个接一个更改了旗帜的颜色，当然还有政权，政治观察家们议论纷纷，猜测这个超级大国可能也将经历一场巨变。政治经济形势不妙，苏联庞大的航天产业不可避免地受到了影响，得到的拨款大幅减少，很多项目包括备受瞩目的“能源-暴风雪号”航天飞机项目陷入停滞状态，有的干脆取消。目睹昔日对手的惨状，本应欣喜若狂的美国航天机构和企业的日子竟突然变得不好过起来，本来信心满满的“自由号”空间站计划猛然发现自己遇到了来自本国的惊涛骇浪。
原来，在对手空前虚弱的情况下，美国国内很多人觉得没有必要再花巨资跟苏联争夺太空霸权，显示本国的强大和优越性了。1991年5月，国会众议院拨款委员会投票决定终止“自由号”空间站计划。白宫赶紧做工作，1个月后的众议院全院大会上，大多数议员投票否决了拨款委员会的决定，继续支持“自由号”空间站，同意1992财年为空间站计划拨款20.3亿美元。不过NASA也付出了相应的代价，其他航天项目为给空间站让路被取消了。
一波刚平一波又起。1991年12月苏联解体，东西方延续了40年之久的冷战结束。西方舆论一片欢呼，削减军备开支，享受“和平红利”的叫法一时成为时髦的论调。1992年4月1日才上任的NASA新局长丹尼尔・戈尔丁（Daniel Goldin）在漫天袭来的明枪暗箭中抱着空间站计划左躲右闪， 8月在国会再次让它避过了被砍的命运，不过经费又削减了1.5亿美元，第一次发射推迟到1996年3月。
1992年11月3日，威廉・J.・克林顿（William J. Clinton）当选美国总统，这个人将给美国的空间站项目带来深刻变化。1993年3月，白宫新班子上任伊始就要求NASA顺应形势发展，重新设计空间站。NASA的马歇尔中心、约翰逊中心等各自提出了自己的意见，NASA在6月7日选出3种方案呈交克林顿。这3种方案按1994～1998财年所需的财政投入额排列，分别是50亿、70亿和90亿美元。第一个方案叫“动力站”构型，基本就是个缩小版“自由号”；第二个方案叫“核心站”，重新设计美国的增压舱，一次发射入轨，以后再对接欧、日的实验舱；第三种方案用航天飞机轨道器代替“自由号”居住舱，其他基本保持不变。克林顿选择了第一种和第二种的混合方案。6月17日，克林顿宣布继续推进空间站计划，他说：
“从长远看，我们的经济实力取决于我们在技术上的领导地位和削减赤字的能力。我们必须投资于技术，同时又要精打细算，用好每一块钱。这就是我要求重新审查空间站计划的原因。现在我命令NASA重新设计空间站，要保持必不可少的科学和太空研究能力，确保国际合作，同时显著减少开支，提高管理水平。
“NASA已经接受这一挑战。
“我会寻求在空间站项目上增加和扩大国际合作的途径，使它成为国际和平合作的典范。
“我坚定地相信空间站计划是我们对未来的重要投资，这项投资将在药物研究、空天科学和其他关键领域给我们丰厚回报。空间站还将成为国家间和平代替对抗的象征。
图2：“动力站”构型，明显比“自由号”以前的方案小了一号。
一个星期后，众议院在审议NASA下一年度预算时以1票之差惊险地通过了继续空间站计划的决议。又过了一个星期，众议院通过了NASA的下一财年预算，这次支持者的优势扩大到24票。
9月2日，副总统阿尔・戈尔（Al Gore）宣布了一个好消息，俄国同意加入空间站计划，分担美国的压力。也许是受这条消息的影响。9月21日，参议院投票决定支持空间站，票数之比比较惊险――59：40。
空间站在很多人眼里已前途茫茫。
6、化敌为友
美俄能在空间站建设上走到一起源自双方互相需要。从某种意义上说，美俄联手当了一回苏联一个“遗腹子”的“接生婆”。
这还要从前面介绍过的苏联“和平号”空间站说起。
很少人知道，苏联在发射“和平号”前10年就已经开展了其后继者“和平2号”空间站的研制工作。那是在1976年2月，苏联通用机械制造部（用中国大白话说就是航天工业部）批准研制“和平2号”。一开始它只是“和平号”飞行任务到期后的简单替代者，“礼炮”设计局1981年就做出了方案。这个方案很有特色，它的核心是一个重约90吨的大型核心舱，用“能源号”巨型运载火箭发射。与“和平号”一样，核心舱在轴向上有前后2个对接口，后部还有4个径向对接口。但它不是“和平号”的简单放大版，“和平2号”前部对接口连接的不是舱段或者飞船，而是一根与核心舱差不多长但是细很多的增压通道，通道的另一头才是对接口。这跟细长的增压通道是很有用的――它在功能上部分地类似“自由号”的桁架――太阳能电池帆板对称地安装在增压通道上，这样核心舱外壁就有空间安装太阳热动力发电装置的集热器和机械臂。集热器和机械臂的设计很有意思，核心舱外壁上为它俩铺设了径向轨道，集热器可以沿着轨道绕核心藏纵轴转动，使自己始终对准太阳的方向，机械臂同时沿着相反的方向转动，以平衡集热器旋转产生的力矩。“和平2号”空间站还有4个较小的舱段，它们由“暴风雪号”航天飞机送入轨道，航天飞机先和空间站轴向后端对接口对接上，打开货舱门，然后航天员操纵空间站机械臂将舱段取出，安装在径向对接口上。
“礼炮”设计局的“和平2号”方案。
随着美国大造声势地搞起了“星球大战”计划，“和平2号”的使命变了，当时的苏联最高领导人、苏共中央总书记尤里・安德罗波夫决心扩大空间站计划的规模以和美国争夺太空军事优势。“和平2号”的设计方案在以后的岁月里经历了很多变化，但有一点始终未变，那就是空间站的建设基础是DOS-8核心舱。1988 年1月，“能源”科研生产联合体向新闻界公开了“和平2号”的新设计方案。新“和平2号”就像一把飞行在65度倾角近地轨道上的巨伞，伞柄是DOS-8 舱，伞骨是4个十字形分布的大型舱段，每个重达90吨，互相还有桁架相连。从1993年第一次发射开始，整个建造过程需要“能源号”巨型火箭发射5次， “质子号”重型火箭发射1次，建成后它将是一个全重超过400吨的庞然大物，甚至让苏联以前规划的MKBS重型空间站（参见我以前写的小文《从未抵达轨道 ――记苏联“MKBS空间站” 》）也相形见绌。在这个方案中，航天员乘坐“曙光号”大型载人飞船往返空间站，运送补给的任务则由“进步号”改进型货运飞船完成。著名的赫鲁尼切夫工厂 1985年完成了第一个DOS-8舱段结构，1986年10月主要的内部设备安装完毕。
“太空巨伞”――“能源”联合体1988年的“和平2号”方案。
不幸的是，苏联此时政坛动荡不安，经济形势每况愈下，政府大幅削减航天项目开支，1989年，“曙光号”大型飞船下马。1991年，“能源号”火箭发射的大型舱段也从新方案中消失。设计师们又制定出新的方案。这个新方案的名字很有苏联特色，叫“和平1.5号”，意为这是介于“和平号”与“和平2号”之间的折中方案。空间站不另起炉灶，而是将新发射的DOS-8舱与“和平号”的DOS-7舱对接，一起飞行2年，其间“暴风雪号”航天飞机会携带型号为 37KBT 的太空生物技术原型舱与空间站对接，验证微重力环境下进行商业化药品生产的可行性。2年后，DOS-7脱离对接，再入大气层烧毁。此后“暴风雪号”航天飞机将多次载着37KBE型动力舱和37KBT生物技术舱与DOS-8对接，开始组装“和平1.5号”。到2000年，空间站完成。航天飞机会在天地间穿梭飞行，既接送航天员，又补充37KBT生物技术舱的消耗，同时将在太空生产出的成品由带回地面。苏联指望空间站不像以前那样只是一个花钱的项目，而是成为能赚大钱的项目，用中国的说法就是，靠山吃山，以站养站。
可惜还没等这些准备赚大钱的先进玩意上天，苏联就在1991年12月解体了，苏维埃人美好的设想化为泡影，就连已经飞过一次的“暴风雪号”航天飞机也因为缺钱趴在窝里再也出不去了。“能源”科研生产联合体痴心不改，1992年搞出了空间站新方案，名字改回“和平2号”。它的核心依然是DOS-8，站上大量使用在“和平号”上验证过的成熟技术和设备，在DOS-8上对接有4个小舱段，每个只有三四吨重，分别是带有雌雄同体对接系统的和气闸的对接舱、带有定向控制系统和被动对接系统的资源舱、机型材料试验的技术舱和生物技术舱。
即使省成了这样，俄国的财政力量和日益萎缩的雄心依然无法支持“和平2号”计划。要用钱的地方很多，空间站这种一时半会产生不了效益的“花瓶”项目只能排队等着了。
1992和1993年是空间站最困难也最关键的两年。美国方面，“自由号”空间站受到国内越来越大的压力，几次差点“中箭落马”，其中1993年6月24 日的一次国会投票中，要求空间站计划下马的一方仅差1票就成功了。亏得有克林顿和国会一些坚定支持航天产业的议员（其中自然少不了来自德克萨斯州、加利福尼亚州和佛罗里达州的议员，这几个州的经济都受惠于航天工业）保驾护航，但是这种情况显然维持不了很久。俄国方面，经济形势日益恶化，政府实在掏不出钱维持昂贵的航天产业，大量设计人员和熟练技术工人离开往日被人羡慕的企业岗位，要么出国讨生活，要么下海经商去了，新空间站成了空中楼阁。
危机就是危险和机遇的组合。昔日势不两立的对手在危险中看到了合作的机会。1992年11月，对各自的空间站计划忧心忡忡的俄国政府和欧洲航天局商讨合作研制和使用“和平2号”空间站的可能性。第二年夏天，NASA也加入进来。经过复杂的磋商，NASA吸收了俄方的意见，继续修改“自由号”设计，提出了2 种新方案并呈交克林顿。一种是“阿尔法”（Alpha），属于小型站，站上只有4名美国航天员；另一种是“俄国阿尔法”（Russian Alpha），规模大一些，性能也更好，有6名航天员，其中俄国占2人。9月，克林顿选定了后者，取名“阿尔法号”空间站，并与国会达成一致，给予空间站计划每年21亿美元的固定预算，总额165亿美元。交换条件是，NASA保证不再多要一个子，白宫和国会也承诺不再像以前那样总是重新定目标，改设计―― 要知道，自1984年提出要造空间站以来，这已经是NASA提交的第7种大方案了，除了“动力塔”改成“双龙骨”那次外，每改一次，NASA都要心疼一次，现在总算熬出了头。这一协议非常成功，1994年，反对者们最后一次要求取消空间站计划的企图在众议院拨款委员会被挫败。波音公司也很高兴，因为它战胜了其他竞争者，成为该项目的主承包商。
“阿尔法号”其实就是“自由号”与“和平2号”的杂交体。得到外援的NASA扬眉吐气，空间站计划扭转了1986年以来日趋小、弱的趋势，规模加大。它全重达370吨，几乎是“自由号”的2倍。“阿尔法号”的主要部件包括主桁架、俄国的D0S-8舱、加拿大机械臂、欧洲和日本的实验舱，美国的居住舱、实验舱，太阳能电池帆板和太阳热动力发电装置，先前被砍的节点舱也回到设计中。“阿尔法号”空间站的国际标准有效载荷机柜和为有效载荷提供的电力都比“自由号”多。
7、开始就是结束？
1993年9月2日，美俄两国签署了共同建造空间站的声明。12月16日，美国副总统戈尔和俄国副总理维克多・切尔诺梅尔金在华盛顿签署了载人航天协议和价值4亿美元的采购合同。美俄达成一致了，欧洲却出了问题。欧洲航天局三个主要成员国：法国、德国和意大利在出资比例和利益分配上产生了矛盾，都是钱闹的。经过磋商，用于航天员救生的乘员转移飞行器(CTV)下马，其他项目包括新型运载火箭“阿丽亚娜5号”的研制费用与合同分摊份额做了调整，大家最后终于达成妥协。1995年10月，欧洲航天局决定继续参与“阿尔法号”空间站计划。1995年底，“阿尔法号”空间站改称为国际空间站（ISS）。到 1999年，共有16个国家加入ISS工程，分别是美国、俄国、加拿大、日本、欧洲航天局11个成员国（比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英国）和巴西。
ISS的设计基本和“阿尔法号”空间站相同，但是运行轨道倾角由28.5度改为51.6度，这是应俄国的强烈要求修改的，因为俄国“质子号”火箭的发射场拜科努尔航天发射中心地处北纬46度，位于莫斯科的飞行任务控制中心是北纬55度，为了适应俄国人发射、测控和空间站应用的需要，空间站计划做出了这个重大修改。这样一来，虽然俄国这个重要伙伴满意了，但是先前空间站的一个重要角色：载人行星探测中转站就很难担任了，而且美国航天飞机轨道器的运送载荷能力也会受到很大影响，仅能勉强将大部件送到ISS所处的轨道上。没办法，国际合作就意味着更多的妥协，决策者总要做出取舍。
ISS的结构依然是“弗雷德号”空间站方案使用的“单龙骨”，一根长110米的主桁架是，是ISS的脊梁，两侧安装大型太阳能电池帆板，中间部位悬挂各国研制的舱段，与主桁架呈十字方向布置。另外散热辐射器、外部暴露平台、大型机械臂等也“寄生”在桁架上。概括来说，ISS主要由下列部件组成：
美国：1个功能货舱、1个居住舱、1个实验舱、3个节点舱、主桁架、大型太阳能电池帆板等。
俄罗斯：3个实验舱、1个服务舱、乘员转移飞行器（“联盟TMA”型飞船）、“进步M”型货运飞船、小型太阳能电池帆板等。
欧洲航天局：实验舱、自动转移飞行器和小型机械臂。
日本：1个实验舱。
加拿大：1套大型可机动服务系统（加拿大臂2）。
ISS的建设计划分三个阶段实施：
1994－1997年为第一阶段，主要是通过美国航天飞机与俄罗斯“和平”号航天站的对接和飞行，验证技术、积累经验。1995年6月29日，美国“亚特兰蒂斯号”(Atlantis)航天飞机轨道器与“和平号”空间站进行历史性的首次对接，这是继“太空握手”之后美俄两国的航天器第一次实现对接并联合飞行。1995到1998年间，美国的航天飞机轨道器9次访问“和平号”空间站，美国航天员在俄国的空间站上积累了在太空长期工作和生活的丰富经验，弥补了自身的不足。
1997－1998年8月为第二阶段，俄国用“质子号”火箭依次发射功能货舱、服务舱，美国用航天飞机运送美国节点舱、太阳能电池帆板、实验舱、加拿大机械臂、联合气闸舱，这些部件组成一个过渡性空间站，达到可供3人在站上工作的能力。
1998年8月－2002年6月为第三阶段，ISS完成装配，将运行在倾角为51.6度、高度为400千米的轨道上，达到可供6人长期在站上工作的能力，开始一个为期10～15年的永久载人运行期。
图1：国际空间站组成示意图。
装配完成后的ISS总长110米，太阳能电池帆板翼展88米，大致相当于两个足球场大小，总质量达419吨，增压舱总容积1202立方米，将是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天体。ISS可供6名航天员在轨工作，最大电功率输出110千瓦，其中分配给有效载荷的平均功率是30千瓦，装载有33个国际标准载机柜，数据传输率上行70千比特/秒，下行300兆比特/秒。
但是计划没有变化快。按当初的计划，现在已经庆祝ISS投入使用7周年了，实际情况是由于各种技术和非技术的原因，ISS仍没有建成，这么多年的煎熬，不知有多少人为伊消得人憔悴。
不过想现在就一睹她的芳容倒也不是难事，下面就按照各部件的发射时间顺序，用文字和图片展示她的风采。
1998年11月20日，俄国使用“质子-K”重型火箭将“曙光号”功能货舱送入轨道。这是ISS计划中发射的的第一个部件，美国人盼望了10多年的空间站建设由一个俄国制造的舱段拉开序幕，历史开了一个大玩笑。
“曙光号”其实是美国花1.9亿美元向俄国购买的舱段，1995年8月15日，ISS的主承包商波音公司与俄国赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心（赫鲁尼切夫工厂和“礼炮”设计局合并而成）签署合同，由后者研制后ISS的功能货舱，这就是“曙光号”的由来。功能货舱是ISS最关键的部件之一，在“星辰号”服务舱升空前，它负责为婴儿阶段的ISS提供电力、推进、姿态控制和数据通信服务。“曙光号”是苏联“钻石号”军用空间站的运输补给飞船TKS的直系后裔，它全长12.55米，最大直径4.1米，质量19.3吨，增压容积72立方米。“曙光号”带有一对太阳能电池帆板，与6组镍镉蓄电池组配合，电输出功率 3.2千瓦。
图2：1998年2月6日，执行航天飞机STS-88任务的航天员在“奋进号”轨道器上拍摄的“曙光号”，航天员此行要把“团结号”节点舱与“曙光号”对接上。
第二个登场的是美国的“团结号”节点舱。1998年12月4日，“奋进号”航天飞机在卡纳维拉尔角升空，12月7日，轨道器货舱门打开，航天员操纵轨道器的机械臂将躺在货舱里的“团结号”节点舱缓缓“拎”出，然后精确地与“曙光号”对接在一起。“团结号”是一个增压枢纽舱，这样的舱段一共有3个，她是三姊妹中的老大。“团结号”重11.6吨，长5.49米，直径4.57米，增压容积57立方米，有2个轴向和4个径向共6个对接口，2个轴向对接口分别与“曙光号”和美国“命运号”实验舱连接，4个径向对接口分别对接意大利“炮塔号”望台、“探索号”联合气闸舱、3号节点舱和Z1桁架分段。在ISS装配期间，它是航天员进行舱外活动的进出口。有意思的是“团结号”前后各有一个像茶壶嘴的小东西，这是增压对接适配器（PMA），一个用来和“曙光号”对接，另一个用来和航天飞机轨道器对接，以后还会视需要再加装。
图3：安装好“团结号”后，“奋进号”准备离轨返航，临行前再来一张。画面左边是“曙光号”，右边是“团结号”。
2000年7月26日，在莫斯科地面控制中心的指挥下，“星辰号”与“曙光号”成功对接，空间站开始具备载人飞行能力。“星辰号”服务舱是ISS组装阶段的控制中心，是ISS早期的生活场所，装备了生命保障系统、通信系统、飞行控制系统、电源分配中心，并可停靠“进步M”号货运飞船，为自己补充推进剂，用于整个空间站的姿态控制和轨道维持。“星辰号”在“和平2号”空间站核心舱的基础上设计而成，外形和“和平号”核心舱非常相似。它重19吨，长13.1 米，最大直径4.15米，有4个对接口。“星辰号”还是俄国航天员进行出舱活动的基地，前部圆形的过渡舱可以作气闸舱用。在“星辰号”调试完毕后，“曙光号”把空间站复合体的控制工作移交“星辰号”，成为名副其实的货舱。
图4：从上至下是“团结――曙光――星辰――进步M1-3”，拍摄时间2000年9月10日，在“亚特兰蒂斯号”轨道器上拍摄。
2000年11月2日，一个历史性时刻来到了。由2名俄国和1名美国航天员组成的国际空间站第1长期考察组乘坐“联盟TM-31”号抵达ISS，这是 ISS首批常驻航天员。他们打开了“星辰号”服务舱、“曙光号”功能货舱及“团结号”节点舱上所有需要运作的设备系统，并对其相关系统进行连接，然后对各个设备系统进行测试。这标志着ISS正式具备载人飞行能力。
图5：第1长期考察组的3名乘员，从左到右是俄国航天员谢尔盖・克里卡廖夫、美国航天员威廉・谢泼德和另一位俄罗斯航天员尤里・吉津科。照片下方是16个参加国，有兴趣的可以认认是哪16国。
同年11月30日，“奋进号”航天飞机携带P6桁架分段升空，12月3日，P6被成功安装到Z1上。P6桁架分段上有4块大型太阳能电池帆板，所以也被称作P6光电舱，总重15.8吨。它在空间站初期运行期间提供电力生产、储存、管理和分配服务。随着ISS逐渐长大，主桁架将依次安装完成，P6和它上面的电池帆板会离开Z1，到主桁架上找到新家。
图6：安装完P6的ISS，彩色部分是P6，它下面的基座是Z1，Z1下面带“茶壶嘴”的圆柱体就是“团结号”节点舱。
在阔别太空27年后，美国又一个永久性载人太空研究舱“命运号”实验舱于2001年2月7日，“亚特兰蒂斯号”航天飞机起飞，并于2月10日成功与“团结号”节点舱对接。上次美国拥有自己的永久性载人太空研究舱还是在1970年代，“天空实验室”一度是美国载人航天的骄傲，可是自从1974年最后一批航天员撤走后，美国人在太空就没有了长期基地。“命运号”实验舱接过了“天空实验室”的衣钵，成为美国在太空进行微重力科学实验与研究的主要场所，研究内容包括材料加工、生命科学、生物医学实验以及流体科学实验等。同时它还是指挥和控制ISS装配与运行的核心。“命运号”前后各有1个轴向对接口，后面与“团结号”相连，前面与即将发射的“和谐号”节点舱对接。作为一个实验舱，“命运号”的核心是机柜。在它升空时已携带5个电气和生命支持系统机柜。该舱的机柜是单元式模块化设计，可以拆卸、更换、增加机柜，给科研工作带来了很大便利，最终，该舱将拥有11个有源系统机柜和13个国际标准有效载荷机柜。
2001年4月19日，“加拿大臂2”由“奋进号”带上太空。其实“加拿大臂2”只是加拿大研制的“机动服务系统”（MSS）的一部分，MSS包括空间站遥操作系统(SSRMS)、机动遥服务器基座系统〔MBS)和专用灵巧机械手〔SPDM)共3部分。别小看这个好像不起眼的家伙，凭借它对ISS的关键作用，加拿大获得了ISS的3％的使用权。MMS有2个机械臂，大的那个叫SSRMS，也就是大家俗称的“加拿大臂2”。它比前辈“加拿大臂”先进得多，两种“手臂”最大的区别在于，“加拿大臂2”两头都有抓固装置，任何一端都可以离开MBS，让另一端随MBS沿桁架上的导轨移到新位置后再固定住，简直能像蝙蝠侠一样自由飞行。这只巨大的手可以把满载的航天飞机轨道器拽到它能伸到的任何角落。MBS是“加拿大臂2”的工作基座，可在桁架上移动，两者配合工作。专用灵巧机械手〔SPDM)也叫“加拿大手”，或者叫它“德克斯特”（Dextre）也行，它有2条“手臂”，每条长2米，可以做非常精巧的操作。有它在，很多需要航天员出舱干的活就可以请它代劳，又安全又省力。
图7：巨大的“加拿大臂2”，站在“手腕”上的是美国航天员斯蒂芬・罗宾森。
下一个登场亮相的是美国造价1.64亿美元的“探索号”联合气闸舱。2001年7月14日，航天员经过近6小时的出舱作业将“探索号”安装到“团结号”的径向对接口上。21日，航天员第一次从“探索号”出发，进行了太空行走。“探索号”增压容积34立方米，有两个部分，一部分放置舱外航天服和出舱机动装置，另一部分是航天员为出舱做准备的地方。研制“探索号”的目的是让航天员可以在一个气闸舱里穿着美、俄两种舱外航天服并执行出舱任务，所以叫联合气闸舱。但是俄国航天员还是更喜欢从自己的气闸舱步入太空。
同年9月16日，俄国“码头号”对接舱与“曙光号”朝向地球的天底径向对接口对接成功。它有2个功能，一是为俄国“联盟号”和“进步号”飞船提供与ISS 的又一对接口，二是为俄国航天员穿着本国的“海鹰”舱外航天服出舱行走提供出、入口，它的增压容积是13立方米。等到2011年俄国多用途实验舱发射后，为了给它腾地方，“码头号”要翻个身转移到“曙光号”背向地球的天顶径向对接口上去。
图8：你能找出太空“码头”吗？
2002年又是一个繁忙的发射年。S0桁架分段、加拿大的机动遥服务器基座系统〔MBS)、S1桁架分段和P1桁架分段相继由航天飞机载入轨道，并安装到 ISS上。桁架分段的代号是这样分配的，S代表右舷，P代表左舷，数字越大离中心越远。S0桁架分段虽然以S打头，实际是整个ISS主桁架的中心分段，P1和S1顾名思义是与S0相邻的左右2个分段。三者都大量使用高性能复合材料以减轻结构重量，提高机械性能。
此后ISS的建设迎来了一段意料之外的3年低潮期。2003年2月1日，“哥伦比亚号”航天飞机结束了16天的飞行任务后重返地面，在离地面62千米的高空解体，机上的7名航天员全部遇难。这是“挑战者号”航天飞机失事以后最严重的航天事故，航天飞机停飞了2年之久，严重影响了ISS的建设进度。2004 年1月14日，美国总统小布什（George W. Bush）宣布了“太空探索新构想”，明确提出所有航天飞机将在2010年退役。
幸亏ISS计划还有俄国。
“哥伦比亚号”坠毁第2天，俄国就发射了“进步M-47”货运飞船并与ISS成功对接，为正在空间站工作的第6长期考察组3名航天员送去了2568千克的食品、燃料、科研设备和宝贵的私人邮件。不过由于航天飞机停飞，这几位原本下个月就能坐着航天飞机轨道器回家的航天员不得不再忍2个月，5月3日才乘坐俄国专门为ISS改进的“联盟TMA-1”飞船返回地球。没想到祸不单行，“联盟TMA”型飞船出师不利，返回舱再入大气层时出了故障，计算机发出了弹道式返回的指令，航天员们承受了将近10G的过载，异常难受。最后返回舱在偏离预定地点约460千米的地方着陆，搜救飞机2个小时终于找到他们，人们这才松了一口气。
2005年7月26日，“发现号”航天飞机小心翼翼地进行了航天飞机首次复航。它将“多功能增压后勤舱”（MPLM）对接到“团结号”节点舱上，卸下补给物资、装上要带回地球的货物和ISS上积存的垃圾后装回航天飞机货舱。
随着航天飞机复航成功，ISS的建设逐步重新走向正轨。2006年9月到2007年8月，4个架次的航天飞机分别把P3、P4、P5、S3、S4和S5桁架分段和太阳能电池帆板、“外部储存平台3号”（ESP 3）顺利送上空间站并完成安装。
2007年11月14日，“团结号”节点舱的二妹“和谐号”节点舱和ISS成功对接。“和谐号”的名字是从2200多名孩子参与的命名竞赛中选出来的，我国人民看到这个名字一定会感到很亲切。这个舱的来历很有意思，虽然她是意大利制造的但由于是美国付款，所以她依然算是美国舱。实际上，ISS第一个上天的 “曙光号”也是如此，虽然很多人误以为它是俄国舱。“和谐号”有2个轴向和4个径向共6个对接口，其天顶对接口本来用于和美国的“离心机舱”（CAM）对接，可惜这个舱后来取消了。除了提供对接口外，“和谐号”还是“加拿大臂2”的工作基地。
图9：和谐!
2007年2月11日，欧洲航天局的“哥伦布号”实验舱从“亚特兰蒂斯号”航天飞机货舱内缓缓移出，与ISS成功对接。它与“和谐号”同出一门，都是由意大利的阿尔卡特・阿莱尼亚航天公司制造，不过这是欧洲人自己的孩子。“哥伦布号”是欧洲航天局在ISS上的主要份额，与自动转移飞行器（ATV）并称欧洲航天局对ISS建设提供的最重要贡献。该舱和美国“命运号”实验舱相似，偏重生物医学和材料科学研究。它有16个机柜，根据ESA与NASA的协议，5个 ISPR供美国使用，作为交换条件，美国为“哥伦布号”提供12.5千瓦的电力配额。
3月7日，“阿丽亚娜-5”型火箭将欧洲航天局另一个大型飞行器送上了太空，这就是欧洲首艘自动转移飞行器（ATV）“儒勒・凡尔纳号”。ATV兼具货运飞船和拖船的功能，主要用途是向ISS运送食品、氧气、水、实验设备和推进剂等。ATV一共要造5艘，其余4艘计划从2010年起每年发射1艘。
欧洲的“哼哈二将”发射了，日本也不甘落后。2008年3月11日，日本“希望号”实验舱的第一批组件与“加拿大手”一起由“奋进号”航天飞机装载升空。 “希望号”比较复杂，由5部分组成，完全建成后将是ISS上最大的单体舱段。这5部分是：“实验后勤舱-增压段”(ELM-PS)、“实验后勤舱-暴露段”(ELM-ES)、“日本实验舱-增压舱”（JEM-PM）、“日本实验舱-遥操作系统”（JEM-RMS）和“日本实验舱-暴露设施”(JEM- EF)。这次发射的是“实验后勤舱-增压段”(ELM-PS)。它本来装在日本实验舱-增压舱（JEM-PM）的上方。不过此时后者还没有发射呢，所以它只能暂时栖身在“和谐号”天顶方向的径向对接口上。
只过了2个月，5月31日，JEM-PM和JEM-RMS就搭乘“发现号”航天飞机上天了。JEM-PM是日本实验舱的核心部件，一端连通“和谐号”的径向对接口上，另一端是气闸舱。这时，ELM-PS就可以回到它本来的家，固定在增压舱侧面。增压舱主要从事生物医学和材料科学研究。JEM-RMS安装在增压舱外侧，是一个机械臂，服务对象是JEM-EF，并为“实验后勤舱”装卸物资。2009年7月18日，通过“奋进号”上航天员5小时32分钟的舱外作业，JEM-EF和ELM-ES安装到位，完成了日本“希望号”实验舱的组建工作。
以上就是迄今为止ISS上的全部大型部件。ISS的建设仍未结束，如果一切按计划进行，2011年12月，俄国“多用途实验舱”和其上的“欧洲机械臂”将用“质子号”运载火箭送上空间站，届时，耗资1000亿美元国际空间站将完全建成。
然后呢？
根据NASA的计划，ISS将在2015年在地面控制下重返大气层，烧为灰烬――在完全投入使用4年后。
这是个巨大的讽刺，但它却很可能变为现实。限于篇幅和能力，我不在这里对ISS的意义和经验教训作总结，只想说，哪怕是科学，依然摆脱不了政治的魔力。
图10：国际空间站飞向何方？
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