「航天知识:世界著名空间站」国际空间站

「航天知识:世界著名空间站」国际空间站插图

国际空间站简介

国际空间站始建于1998年,是以美国和俄罗斯为首,日本、加拿大、欧洲航天局成员国和巴西等总共16个国家联合参与的国际合作项目,总投资超过1000亿美元。它是迄今世界上最大的航天工程,也是世界航天史上第一个国际合作建设的空间站。

国际空间站建造历史

国际空间站的设想是1983年由时任美国总统里根首先提出的,即在国际合作的基础上建造迄今为止最大的载人空间站。经过近十余年的探索和多次重新设计,直到前苏联解体、俄罗斯加盟,国际空间站才于1993年完成设计,开始实施。

「航天知识:世界著名空间站」国际空间站插图1

国际空间站

该空间站以美国、俄罗斯为首,包括加拿大、日本、巴西和欧盟航空局(11个国家)共16个国家参与研制。其设计寿命为10~15年,总质量约423t、长108m、宽(含翼展)88m,运行轨道高度为397km,载人舱内大气压与地表面相同,可载六人。

国际空间站结构复杂,规模大,由航天员居住舱、实验舱、服务舱、对接过渡舱、桁架、太阳电池等部分组成,建成后总质量将达438000kg,长108m。

国际空间站计划分三阶段进行。

1994年至1998年为第一阶段——准备阶段。 主要进行了九次美国航天飞机与俄罗斯“和平号”空间站的交会对接,取得了宝贵的经验。

1998年11月20日,国际空间站的第一个组件——曙光号功能货舱(美国出资,俄罗斯制造)发射成功,标志着国际空间站正式进入第二阶段——初期装配阶段。此后,国际空间站的第2个组件——美国“团结号”节点舱于1998年12月4日由“奋进号”航天飞机送入轨道,并于12月7日与“曙光号”成功对接。第2阶段的主要目标是建成一个具有载三人能力的初期空间站。

第三阶段(2000~2005年)为最终装配和应用阶段。国际空间站可载六人,工作寿命为10~15年。

国际空间站结构

国际空间站结构如图所示。

① 基础桁架。用来安装各舱段、太阳能电池板、移动服务系统及站外暴露试验设施等。

② 居住舱。主要用于航天员的生活居住,其中包括走廊、厕所、淋浴、睡站和医疗设施,由美国承担研制与发射到太空。

③ 服务舱。内含科学仪器设备等服务设施,也含一部分居住功能,由俄罗斯研制并发射.

④ 功能货舱。内设有航天员生命保障设施和一部分居住功能(如厕所、卫生设施等),以及电源、燃料暂存地等,舱体外部设有多向对接口,由俄罗斯研制并发射。

⑤ 多个实验舱。其中美国一个、欧盟航空局一个、日本一个、俄罗斯三个。美国、日本和欧盟航空局的三个实验舱将提供总计为33个国际标准的有效载荷机柜;俄罗斯的实验舱中也有20个实验机柜。另外,日本的实验舱还连有站外暴露平台,用于对空间环境直接接触实验。

「航天知识:世界著名空间站」国际空间站插图2

国际空间站结构

⑥ 三个节点舱。由美国和欧盟航空局研制,是连接各舱段的通道和航天员进行舱外活动的出口。此外,节点一号舱还可作为仓库,用于存储;节点二号舱内有电路调节机柜,用于转换电能,供国际合作者使用;节点3号舱为空间站的扩展留有余地。

⑦ 能源系统和太阳能电池帆板。由美国和俄罗斯两国提供。

⑧ 移动服务系统。由加拿大研制。

国际空间站的功能

组装成功的国际空间站作为科学研究和开发太空资源的手段,为人类提供一个长期在太空轨道上进行对地观测和天文观测的机会。

在对地观测方面,国际空间站比遥感卫星要优越。首先是有人参与到遥感任务之中,因而当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时,在站上的航天员可以及时调整遥感器的各种参数,以获得最佳观测效果;当遥感器等仪器设备发生故障时,又可随时维修到正常工作状态;它还可以通过航天飞机或飞船更换遥感仪器设备,使新技术及时得到应用而又节省经费。用它对地球大气质量进行监测,可长期预报气候变化。在陆地资源开发、海洋资源利用等方面,也都会从中受益。

国际空间站在天文观测上要比其他航天器优越得多,是了解宇宙天体位置、分布、运动结构、物理状态、化学组成及其演变规律的重要手段。因为有人参与观测,再加上空间站在太空的活动位置和多方向性,以及机动的观察测定方法,因而可充分发挥仪器设备的作用。通过国际空间站,天文学家不仅能获得宇宙射线、亚原子粒子等重要信息,了解宇宙奥秘,而且还能对影响地球环境的天文事件(如太阳耀斑、暗条爆发等)做出快速反应,及时保护地球,保护在太空飞行的航天器及其成员。

国际空间站上的生命科学研究,可分为人体生命与重力生物学两方面。人体生命科学的研究成果可直接促进航天医学的发展,例如通过多种参数来判断重力对航天员身体的影响,可提高对人的大脑、神经和骨骼及肌肉等方面的研究水平。重力生物学和材料科学的研究与应用有广阔的前景,而国际空间站的微重力条件要比和平号空间站和航天飞机优越得多,特别是在材料发展上可能起到一次革命性的进展。

仅就太空微重力这一特殊因素来说,国际空间站能给研究生命科学、生物技术、航天医学、材料科学、流体物理、燃烧科学等提供比地球上好得多、甚至在地球无法提供的优越条件,直接促进这些科学的进步。同时,国际空间站的建成和应用,也向着建造太空工厂、太空发电站,进行太空旅游,建立永久性居住区(太空城堡),向太空其他星球移民等载人航天的远期目标接近了一步。

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