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航天科普

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什么是空间站

更新日期:2018/10/15来源:上海航宇科普中心

       空间站是能载人进行长期宇宙飞行的航天器,又称航天站或轨道站。1961年4月12日,前苏联宇航员加加林乘坐“东方一号”卫星式飞船环绕地球飞行一周安全返回地面,揭开了载人太空飞行的序幕,宇宙飞船技术迅速发展。前苏联相继发射了东方号系列飞船、上升号、联盟号;美国也发射了“水星”号、“双子星座”号飞船。据统计,从1969年7月到1972年12月,先后有6批共12名宇航员乘坐“阿波罗”飞船登上月球,耗资250亿美元。由于宇宙飞船体积较小,人在飞船上的行动不便,在太空停留的时间又不长,不能携带太多的科学仪器设备进行科研活动,而且一个接一个的发射也耗费了巨额资金和大量的人力、物力。这就迫使人们考虑建造体积更大、活动更自由的飞船,以便装上更多的生活用品和仪器设备,送上轨道长期运行,就像一个搬到空间去的实验室。人们称它为空间站,它是宇宙飞船发展的必然结果。

       空间站一般重达数十吨,可居住空间数百立方米。它基本上由几段直径不同的圆筒串联组成,分为对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱和太阳电池翼等几个部分。对接舱一般有数个对接口,可同时停靠多艘载人飞船或其他航天器,是空间站的停靠码头。气闸舱是宇航员在航道上出入空间站的通道。轨道舱是宇航员进行科研和工作的场所,装有各种必需的仪器设备。生活舱是宇航员吃饭、休息和娱乐的地方。服务舱主要用来承装动力和能源系统。太阳电池翼通常装在空间站本体的外侧,为空间站上各个仪器设备提供电源。在空间站里,可以探测天体,研究天文;观察地球,勘测资源;加工新材料,试制新药品;为人们在空间长期居住、开展航天活动、开发太空资源提供场所。目前已发射的空间站有美国的天空实验室,欧洲空间局的空间实验室和前苏联的礼炮号、和平号空间站四个。

       美国在1973年5月14日由“土星五号”火箭发射了“天空实验室”空间站,该空间站重82吨,总长36米,直径6.7米,工作容积350立方米。有3批(每批3位)共9位宇航员在实验室分别工作了28天、59天和84天。他们进行空间药品、人体生理、材料物理等一系列的实验;拍摄了大量太阳照片和地面照片。“天空实验室”共运行了6年多,航程14亿多千米,于1979年7月坠入稠密大气层焚毁。

       1973年,由法国、英国、前联邦德国、比利时、丹麦奥地利等14个欧洲国家组成的空间局开始制订空间实验室计划。10年后,耗资17亿美元的“空间实验室一号”,由美国“哥伦比亚号”航天飞机运载,在1983年11月28日至12月8日成功地进行了首航。该“空间实验室”的设计使用寿命10年,可重复利用100次。密封舱内的大气和地面上的大气一样(1个大气压,相对湿度70%),宇航员可以不穿航天服而在其中生活和工作。参加这次飞行的4名乘员中,包括1名前联邦德国的物理学家——U.梅鲍尔德。在10天的飞行中,科学家共进行了宇宙医学、生物学、天文学、太阳物理、等离子物理、大气物理、地球观测、空间加工等70余项实验,取得了丰富的资料。

       在空间站这个领域,前苏联一直保持着领先地位。从1971年4月19日至今,已发射了7个“礼炮号”空间站,目前正在太空工作的“和平号”属第三代空间站。前苏联的第一代“礼炮号”规模较简陋,居住空间只有100立方米,且只有一个对接舱,宇航员由“联盟号”飞船来回接送。1977年9月发射的第二代空间站“礼炮6号”,增加了一个轴向对接口。1984年4月发射的“礼炮7号”,重新设计了对接接合器,与“联盟号”载人飞船和“进步号”供应飞船进行了52次对接,空间停留时间最短75天,最长达237天。在“礼炮6号”、“礼炮7号”服役期间,轨道上45%的时间内有人。1986年2月前苏联发射了崭新的空间站“和平号”。它全长约13米,与“礼炮号”相同,重约21吨,最大直径4.2米,有6个对接口可同时使用,太阳能电池帆板80平方米(是礼炮号的1.8倍),站内工作条件和生活条件有了很大的改善。1987年4月23日,“和平号”空间站、“量子号”天体物理实验舱、“联盟 TM-2号”飞船与“进步29号”货船4个航天器在空间第一次实现对接,这一航天史上的壮举为永久性空间站的建立进行了有益的尝试。“联盟TM-15号”还分别与“和平号”、“礼炮7号”联接,首次实现了两个太空站之间的联系。穆萨·马纳罗夫创下了在空间站连续工作1年的纪录,并累计在空间停留时间达515天。

       美国普林斯顿大学物理教授杰·奥尼尔设想90年代末在太空建造一个有山、有湖、有公园,但没有污染和疾病的大型空间站“一号岛”,并实现向太空移民,在站中生产药品、晶体和精密机械零件,逐步发展太空农业,向月球采矿。展望90年代的空间技术,空间站必定成为开发太空的基地。

文章来源:物之理