尽管刻板印象中的科学家待在实验室里，但大多数研究人员至少会花一些时间在野外研究他们的课题。地质学家访问火山，植物学家退到热带雨林，海洋学家畅游海洋。但在缺乏可进入太空的交通工具的情况下，天体物理学家和行星科学家不得不眼睁睁地看着他们的实验在没有他们的情况下离开地球。
随着商业发射供应商（如 SpaceX、蓝色起源 和 维珍银河）的崛起，这种情况即将改变，这些公司为 希望在太空进行工作的科学家创造了新的机会。这些机会大多涉及亚轨道飞行——这些飞行足以离开地球的大部分大气层，体验长时间的模拟微重力的自由落体，但动力不足以环绕地球轨道运行。上个月，美国国家航空航天局 (NASA) 选择了西南研究院 (SwRI) 的行星科学家艾伦·斯特恩，让他在一艘商业宇宙飞船的亚轨道飞行中进行一项由该机构资助的实验。斯特恩的发射日期仍不确定。但他预计将在 2022 年乘坐 维珍银河的太空船二号 飞行。
斯特恩说，将科学家与他们的实验一起送入太空，远非仅仅是满足星空研究人员的愿望，也可能带来实际的好处，例如降低成本。例如，他将在旅程中操作的西南紫外成像系统 (SWUIS) 实验的自动化“将比简单地派遣一名人类操作员昂贵得多”，斯特恩说。
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直接让科学家参与其中还可以通过允许对实验期间可能发生的任何意外情况（无论好坏）做出更快、更灵活的反应来产生更好的结果。“纵观科学史，参与实验的人员带来了发现和更丰富的知识，”普渡大学研究员、亚轨道应用研究小组负责人史蒂文·科利科特说，该小组成员是致力于增强亚轨道飞行机会和体验的行业专家。“长期以来，一直有意外发现的历史。”
西南研究院的丹·杜尔达说，当科学家设计并进行实验时，“如果某些东西无法正常工作，她会立即明白”。“实时捕捉到这一点是科学过程运作方式中极其重要的一部分。”
让科学家坐在驾驶座上，也为最大限度地提高科学研究提供了机会。“如果你带着你的实验一起飞行，你就在那里观察现在正在发生的事情，然后，砰，你可以立即更改实验的参数，从而增加你的科学回报，”佛罗里达中央大学的研究员朱莉·布里塞特说，她曾陪伴实验进行过伪太空飞行——也就是说，乘坐飞机通过抛物线轨迹飞行提供短暂的微重力条件。
太空科学
在 NASA 的早期，该机构官员设想定期将研究人员送入太空。1972 年，他们派遣地质学家哈里森·施密特乘坐阿波罗 17 号登月，使他成为唯一一位访问过月球的专业科学家。该机构的航天飞机被誉为太空研究人员的工作主力。然而，极高的成本和低于预期的飞行次数大大降低了该计划的科学回报。
今天，宇航员在国际空间站 (ISS) 上操作着大量的实验，但飞行机会一直很少，而且仍然很少，不可避免地将有价值的科学研究搁置在地面上。此外，尽管研究人员可以与在轨道上操作实验的人员进行远程通信，但这个过程“非常繁琐”且“非常僵化”，布里塞特根据她个人远程指导多项由宇航员照看的国际空间站科学有效载荷的经验说道。她和其他人总的来说认为，鉴于科学家们更深入的知识，他们自己将成为他们实验的更好的人工照料者。
在 20 世纪 90 年代，斯特恩和他的同事开发并在航天飞机上飞行了早期版本的 SWUIS，在那里，它由宇航员操作，捕捉到了金星和海尔-博普彗星的图像。该仪器的其他版本曾在战斗机上飞行。因此，当 NASA 的空间技术任务理事会在今年年初首次呼吁开展科学家监督的亚轨道飞行实验时，改进版的 SWUIS 似乎是一个不错的选择。在飞行过程中，斯特恩将把仪器指向太空船二号的三个舷窗外，以校准穿过火箭尾气或从机身反射的阳光如何影响精密的天文测量。虽然基础，但结果可能对计划未来观测的研究人员大有裨益。“我们正在使用以前在太空飞行过的成熟设备，并将其应用于新的应用，”斯特恩说。
与此同时，斯特恩将通过一种名为 BHEERSS（亚轨道太空飞行实验者反应的生物医学束带评估系统）的可穿戴传感器装置，跟踪他整个飞行过程中的生命体征，该装置已在高空飞机飞行中进行了测试。斯特恩和他的西南研究院同事表示，来自斯特恩亚轨道旅行的 BHEERSS 数据可以提供关于正常、非宇航员人体在太空中的功能的新有用数据。
未来的浪潮
虽然让科学家参与太空飞行本身就带来了回报，但实现这一目标却很艰巨。十多年来，斯特恩、杜尔达、科利科特和其他人一直在努力提高人们对将研究人员送入太空飞行的认识和政策。2013 年夏天，NASA 时任副局长洛里·加弗宣布该机构将对亚轨道飞行研究人员持开放态度，这可能是一项突破。但商业航天飞行联合会执行董事汤米·桑福德说，当加弗于当年秋天离开 NASA 时，这一充满希望的火花就熄灭了，该联合会是由致力于为更多人开放太空通道的公司和组织组成的团体。直到热爱太空的前国会代表吉姆·布里登斯廷在 2018 年成为 NASA 局长后，势头才再次回升。
桑福德表示，NASA 在 2020 年初发布的载人研究提案征集是“向前迈出的一大步”。它规定了该机构对这一类别可接受项目的要求，规定任何搭载进行 NASA 资助实验的科学家的宇宙飞船必须首先进行至少 14 次飞行，且发射或再入事件不得超过一次。更重要的是，该呼吁表明 NASA 终于开始认真对待载人亚轨道太空飞行的科学潜力。“你必须向研究和科学界发出正确的信号，让他们投入时间和精力，”桑福德说。
布里塞特同意这一声明预示着太空飞行科学家的黎明时代的到来，但她仍然保持谨慎。所有这一切的状态“已经‘两年后’有一段时间了”，她说。
斯特恩对他的近期旅程前景持乐观态度。维珍银河最近将其飞船移至位于新墨西哥州的美国太空港，在那里它可以进行首次飞行。2019 年，该公司将其首席宇航员教员贝丝·摩西送入太空。蓝色起源已安全飞行其新谢泼德号飞行器 13 次，携带 100 多个有效载荷进入太空。然而，桑福德警告说，即使再飞行一次，新谢泼德号的飞行记录也可能不符合 NASA 的标准，因为该机构的资格认证过程存在某些细节。但总的来说，大量的发射是一个好兆头。“测试飞行的次数和频率都表明[私营公司]正在接近，”他说。
杜尔达预计，不久之后，研究人员在太空停留的时间将比传统上被视为亚轨道太空飞行目标人群的寻求刺激的“太空游客”更长。极端探险家可能会进行一次旅行（或者如果他们富有，则进行少数几次旅行），而组织和行业最终可能会为每艘飞行器预订数百次亚轨道飞行，他说。“玩笑成分已经消失，人们开始认真对待它了，”杜尔达说。
布里塞特同意许多科学家已经为太空做好了准备。“科学界已经准备好一段时间了，”她说。
斯特恩预计他将成为众多进行亚轨道旅行的研究人员中的第一位。“存在巨大的潜在需求，”他说。他预计，如果 NASA 明年再次发布载人实验征集，将有更多研究人员申请。
斯特恩说，要达到这一点，飞行器需要定期飞行。“我们需要将飞行频率提高到每周一次左右，”他说。一旦日常运营开始，斯特恩希望看到越来越多的天文学家和行星科学家带着他们的实验进行飞行。“我认为这就是未来的浪潮，”他说。