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科研突破太空商业禁区

浏览次数: 日期:2015-09-19

  在给中美两国冰冷的航天领域合作带来一丝暖意后,北京理工大学生命学院院长邓玉林告诉《财经》记者,希望这事儿赶紧过去,以便潜心投入后续的研究工作。
  2015年7月底,北京理工大学与美国NanoRacks公司签订合作协议,由后者将前者的一项生命科学实验带到国际空间站上开展研究。邓玉林是该项目的中方负责人。
  国际空间站运行于近地轨道,由包括美国、俄罗斯、加拿大、日本、巴西和欧洲空间局等16个国家与组织,历时近20年搭建完成。
  在国际空间站筹划之初,美国认为空间站技术有军事用途,反对邀请中国参与。2011年,美国国会通过一项被称为“沃尔夫条款”的法案,全面禁止美国航空航天局(NASA)与中国进行合作或接触,NASA甚至不能在其设施内接待“中国官方来访者”。
  在此背景下,这项生命科学实验如果能够顺利登上国际空间站,将是“历史性”突破。
  这是一次商业性质的科研合作,合作双方都强调,“不要上升到政治层面”。这意味着中美在航天领域的合作仍未解冻。
  未抱希望的尝试
  “这事真的要发生了。”NanoRacks常务董事杰弗里·曼伯(Jeffrey Manber)说。
  NanoRacks是一家小而年轻的公司,成立才六年。它的独到之处是改造实验机械,为国际空间站上的商业项目提供支持。
  从技术上看,将这项生命科学实验带入国际空间站对NanoRacks并不困难。六年来,这家小公司已将200多项有效载荷送上国际空间站,包括帮助一家苏格兰酿酒公司将一瓶纯麦芽威士忌送到空间站,以研究零重力环境和太空辐射对威士忌口味的影响。
  NASA、欧洲空间局、德国宇航中心(DLR),以及越南、英国、罗马尼亚和以色列的一些高校,甚至星球实验室、维珍银河等创新企业,都是NanoRacks的客户。但,其中却没有来自中国的机构。
  中国有一流的研究机构、一流的大学,要到太空去做试验不用局限于本土的试验平台,美国、俄罗斯和欧洲的平台都可以尝试。找一个“正确”的中国机构来合作--这个想法曾在曼伯头脑中盘旋很久。他希望通过引进高品质的中国研究,来打破目前的冰冻状态。
  在认真研究了“沃尔夫条款”后,NanoRacks认为中美在航天领域的商业合作并未被禁止,向NASA咨询,得到的答复是,“在对的情况下,对的机构,我们会核准。”
  于是,NanoRacks开始在国际航天科技圈里打听来自中国的潜在合作者,北理工生命学院数次被提及。巧合的是,在2013年下半年召开的一次国际航天会议上,邓玉林团队在与国际同行的交流中,表达了“想到天上做实验”的愿望,正在通过多个渠道寻找机会。由此,双方展开接触。
  “当初就是不抱希望地去尝试。”邓玉林称,他知道美国的禁令,可是自己的课题仅靠地面研究不够,亟待登天机会,而等国内“神舟”载人飞船搭载上天又太漫长。
  在中国的空间科学研究领域,航天资源紧缺的状况长期存在,许多项目都在排队,一排就是好几年。
  即使到2020年左右,中国建成自己的空间站,也只能是略微缓解了目前资源短缺的窘境。而国际空间站的发射频率很高,如果美国能核准同意,值得一搏。
  NanoRacks又去咨询了政府部门,答复是,“这是一个适当的机构。”由此,双方正式开始推动合作项目。该项目旨在观测空间环境下辐射对基因的影响,以及人类DNA在空间环境下产生变化的速率。如果这种变化的速度过快,有可能使长期处于近地轨道的宇航员们面临额外风险。
  邓玉林一直很忐忑,还是担心美国国会或者国际空间站其他参与国拦阻,“确实有其他国家表达了不同的声音”。2015年2月21日,邓玉林非常兴奋,他收到NASA许可双方合作的通知,“不可能的事情现在居然办成了”。
  在邓玉林看来,第一步迈得比较成功,“最终目标是拿到数据,不是搞一个政治秀”。他曾劝说合作伙伴不要透露签约的消息,等研究做好再公布,但被告知公司有披露信息的责任。
  对于这项合作,学界多持乐观评价。美国海军战争学院教授、国家安全事务专家琼·约翰逊-弗里兹(Joan Johnson-Freese)在接受美国媒体采访时称,“其他国家都与中国进行太空合作,这种情况下,唯有美国固执己见,就对我们不利。但愿国际空间站的这次实验,朝着正确目标迈出积极一步。”他认为,更好地了解中国的决策机制、让中国充当太空领域的负责任国家,是符合美国利益的。
  乔治·华盛顿大学太空政策研究所主任斯科特·佩斯则表示,该协议具有潜在科研价值,也符合现行法规。但是不是未来中美合作的前奏,目前还不好说。
  为何闯关成功
  如果一切顺利,明年5月,中国科学家设计制作的实验装置将随美国太空探索技术公司Space X的运载火箭飞上国际空间站,随后被放置到NanoRacks的平台上,进行为期一个月的实验。
  说起一项中美合作的生命科学研究,很少人会在意其敏感性,但同一个合作项目放在太空中,敏感级别就升级了。
  曼伯告诉《财经》记者,美国政府不希望NanoRacks和中国军队所属的研究机构合作,“因为无论对或错,我们国家对此都有法律限制”。
  北理工能够闯关成功,最基本的条件是其在学术上足够独立,而且向国际科研界分享他们的研究结果。
  2011年11月,邓玉林主持研制的“微流控芯片基因扩增装置”,曾经随着“神舟”八号飞船遨游太空17天。在约350公里的高空、接近零重力状态下,这一实验装置成功完成了8种基因的扩增实验。
  外观上,该装置是一个边长约20厘米的立方体盒子,很不起眼。但技术含量很高,盒子外面有电源开关和操作按钮,实验过程是全自动操作。简单说,盒子里的微流控芯片就是一个微型的实验室,把采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等步骤集成在微芯片上,且可多次使用。
  这恰好满足了航天实验的苛刻要求,样品用量少、分析快,仪器体积小、成本低等。此外,当液体处于失重状态时,会四处漂浮,或者以令人讨厌的方式停留在某处,这些障碍都需要研究人员加以克服。
  “神舟”八号的搭载实验堪称成功,离预设的目标很接近,邓玉林团队根据结果发表了论文。曼伯认为,对美国国内反对和中国合作的人而言,北理工就首次空间实验发表论文是非常重要的,这表明了一种开放的态度。
  况且,微流控芯片技术被NASA誉为空间生物学实验的未来发展方向。邓玉林团队的工作,使中国成为世界上第三个将微流控芯片技术应用于航天领域的国家。
  合作方NanoRacks也不弱,在新兴的开发利用近地轨道的商业市场中,它开创了一个不同寻常的利基市场,通过为国际空间站上的美国国家实验室改造实验器械,提供商业硬件和服务,获得了垄断性的竞争优势。
  根据《福布斯》中文版报道,国际空间站上的全部36个模块化实验室,都是由NanoRacks公司设计并建造。它还帮助国际空间站配置了两台显微镜和一台能够模拟月球和火星等重力状态的离心机。
  尽管如此,至明年发射前,中美两方还有很多地方需要磨合。登陆国际空间站的实验装置将在原有基础上做较大改进:实验设计要比之前的复杂很多,单从外观尺寸来讲,估计会有所增大;同时,还要严格遵守国际空间站的标准,对装置的重量、体积乃至用电量进行约束;此外,所有控制接口都要与国际空间站的规格对接。
  邓玉林的计算机上,特意安装了高清摄像头,以便与美方合作者开展网络会议。每当工作有一定进展,“团队成员都集中到我办公室阐述,相互之间各方面的交流很多”。他现在关注的是,上天之后能不能顺利地把实验做好,顺利把数据拿回来,后续的数据分析任务也不轻。
  太空上的生意
  总结闯关经验,中美合作者的共识是,目前形势下,航天科研项目通过中美政府间合作途径肯定行不通,但按照商业模式运作则柳暗花明。而且,此次合作项目与高技术泄密问题也不沾边。空间站作为特殊的资源,根本解决办法还是要通过国际合作,用市场化手段来调配资源。
  在合作中,中方团队将向NanoRacks支付20万美元,后者负责将试验装置发送到国际空间站,并安装好,启动装置。
  搭载太空站的实验完成后,NanoRacks会将数据传回给中国研究人员。收费标准根据实验花费的时间、实验装置的尺寸、用电量等确定。此外,NanoRacks服务规范,一些重要事项会主动提醒,比如下一步,NanoRacks会与中方讨论购买航天保险,来规避发射失败的风险,保险费通常是发射费用的5%-8%。
  在邓玉林看来,这项合作真的很划算。
  一位中方知情人士透露,20万美元是双方对外公布的报价,实际服务费用的优惠力度会很大。由于NanoRacks非常看重中国市场的开拓,对于首项合作志在必得。
  NanoRacks也采用了创新措施,降低在太空中进行科学研究的成本,证明创业企业在太空运输方面,有可能比政府做得更安全、更便宜。
  欧洲空间局国际关系处行政官卡尔·博奎斯特(Karl Bergquist)对《财经》记者表示,太空商业领域的竞争十分激烈,来自不同国家的几家企业共同瓜分这一市场,并且都在努力增加其市场份额。在这种压力下,它们不断降低成本和增加服务,如此一来,太空科技和探索任务等非商业太空项目也收获了实惠。
  登上国际空间站做实验,无疑是所有空间生命科学研究者的梦想。作为航天大国,中国在商业航天领域的市场远未被发掘。
  曼伯希望通过与中国机构的首次合作,能让NanoRacks的名声为中国研究者所知晓,更好的结果是在亚洲被广泛认识。
  实际上,俄罗斯和欧洲的航天服务提供者,都在盯着中国的市场。这让曼伯备感压力,他表示,“‘沃尔夫条款’对于我们这个行业是个负担”,从市场竞争的角度看,这个法案应该修改。
  未来的商业航天市场也会像航空业一样,太空不是只为政府的需求服务,也要为商业、产业、研究机构和大学等服务。“太空只是另一个能做生意的领域。”曼伯说。

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