空间站

维基百科,自由的百科全书
(重定向自太空站
跳转至: 导航搜索
天空实验室空间站,拍摄于天空实验室4号任务返回期间

空间站是指运行在外层空间的人造太空舱,广义上为航天器的一种。和宇宙飞船相比,空间站并不一定会搭载着航天员发射升空,也不一定会具备推进和着陆用的设备,但空间站有適合人類长时间居住的设计,可以作为宇航员在太空停留和工作的场所。空间站能提供地面实验设施所不能提供的低重力、宇宙空间环境等条件,主要被用于各种科学研究(尤其是研究长期滞留宇宙对人体的影响)。目前人类的全部空间站都是建造在地球卫星轨道上的,为了对空间站进行人员和物资的补给和输送,需要其它航天器的配合。

历史[编辑]

在Herman Potočnik的《The Problem of Space Travel(太空旅行的问题)》(1929年)的插图,描绘了关于空间站的概念图。

空间站概念的提出可以追溯到1869年,当时Everett Hale为《大西洋月刊》撰写了一则关于“用砖搭建的月球”的文章[1]。此后,康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基赫尔曼·奥伯特也对空间站进行过设想[1]。1929年Herman Potočnik的著作《The Problem of Space Travel(太空旅行的问题)》出版并风靡了30多年。1951年沃纳·冯·布劳恩礦工周刊中刊登了他带有环状结构的空间站设计[1]二战期间德国科学家曾研究过使用太阳能的轨道兵器,即所谓的“太阳炮”。按照设想,它将是运行在高度在5,100英里(8,200公里)的地球轨道的空间站的一部分[2]

礼炮4号空间站结构图
和平号空间站,拍摄于STS-91任务期间

阿波罗11号飞船在1969年抢先登陆月球后,前苏联在与美国登月的太空竞赛中落败,因此转向了其他方向(如空间站)来展示他们的航天实力。[3]礼炮一号于1971年成功发射升空,它是人类历史上首个空间站。但不幸的是三名宇航员在返回時因阀门故障造成座舱失压全部窒息死亡。美国紧随其后在1973年发射了“天空实验室”空间站,它携带了一系列的望远镜,科学家在上面做了许多关于医药地质天文等方面的科学实验。前苏联在1986年发射了“和平号”空间站,并在接下来的十年间不断对其进行扩充完善,服役至2001年。期间有包括美国在内的许多国家的航天员拜访过这个世界著名的空间站。1998年11月国际空间站的第一个部件曙光号功能货舱发射升空,随后陆续发射的模块对其逐渐进行扩充。它由多个国家分工建造、联合运用,成为国际合作进行太空开发的标志。自2000年11月之后,国际空间站上就保持至少三名乘员至今。

天宫一号空间站(左侧)和神州飞船(右侧)对接的示意图

中国在2011年9月29日发射了首个小型试验性空间站天宫一号中国也成为继苏联俄罗斯)和美国后第3个能够独立发射空间站的国家。天宫一号将分别与随后发射的神舟八号神舟九号神舟十号飞船对接,从而建立第一个中国空间实验室。

可居住性问题[编辑]

目前已有的空间站内部狭窄的密闭空间、高辐射和失重等问题让它们在可居住性上受到很大限制。在其中生活的宇航员面临着身体不适、心理障碍和长期健康问题的挑战。拿辐射举例:地球的生物在范艾伦带以下生息,受到地球磁场的保护免受太阳风的伤害,但空间站的乘员则得不到地球磁场的庇护。而长期在失重环境下生活会让宇航员面临肌肉流失和骨钙质流失的问题。

空间站的构造[编辑]

空间站是一个由许多相互关联的子系统构成的复杂系统,一个功能完备的空间站通常会具备以下的模块。

  1. 主体结构
  2. 电源供应系统
  3. 温度控制系统
  4. 姿势控制系统
  5. 轨道操作和推进系统
  6. 自动化和机器人系统
  7. 计算机和通信系统
  8. 环境与生命支持系统
  9. 乘员生活设施
  10. 乘员和货物运输系统

空间站发展[4][5][编辑]

空间站列表[编辑]

  • 礼炮系列空间站(Salyut)(前苏联,1971年至1986年)
    • 礼炮一号 (1971年,1名乘员,1次失败对接)
    • DOS-2 (1972年,无人,发射失败)
    • 礼炮二号/Almaz (1973年,无人,发射后不久失效)
    • 宇宙557号 (1973年,无人,发射11天后再入大气层)
    • 礼炮三号/Almaz (1974年,1名乘员,1次失败对接)
    • 礼炮四号 (1975年,2名乘员,1名预定乘员无法到达轨道)
    • 礼炮五号/Almaz (1976年-1977年,2名成员,1次失败对接)
    • 礼炮六号 (1977年-1981年,16名乘员,其中5位长期停留,11位短期停留,1次失败对接)
    • 礼炮七号 (1982年-1986年,10名乘员,其中6位长期停留,4位短期停留,1次失败对接)
礼炮系列空间站由前苏联建造,其中礼炮一号是人类的第一个空间站。这个系列的空间站在1971年到1985年间服役,期间一共发射了1至7号,分为民用的DOS(Durable Orbital Station)型和军用的Almaz型。[6]礼炮2号、3号和5号空间站便属于军事用途的Almaz型。[7]
天空实验室是美国的空间站计划,在1973年到1974年间一共进行了1至4号任务,除1号任务中发射的空间站核心部件外其余皆为往返于空间站的太空船任务。
  • 和平号空间站(Mir)(前苏联/俄罗斯,1986年-2000年,28名乘员,全部长期停留)
和平号是前苏联设计建造的空间站,为上述礼炮计划的后继项目。它于1986年发射升空,并在接下来的十年间陆续追加了众多功能模块,一直被运用到2000年。苏联与美国在这里进行过宇航事业合作,许多不同国家的宇航员也曾到访和平号进行工作。它被废弃后于2001年受控再入大气层烧毁。原本为其后继项目和平号-2准备的星辰号服务舱随后被合并至国际空间站的项目中。
  • 国际空间站(International Space Station, ISS)(美国/ESA/日本/俄罗斯/加拿大,2000年-至今,2011年4月为止共有27名长期停留乘员)
国际空间站是由美国国家航空航天局(NASA)俄罗斯联邦航天局(RFSA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)加拿大太空局(CSA)欧洲空间局(ESA)共同建造的空间站项目。它在1998年开始建造,各功能模块在其后被陆续送入轨道装配,目前它的建造还未完成。国际空间站是目前人类拥有过的规模最大的空间站。
天宫一号是中国独立设计建造并发射运用的小型试验性空间站,它于2011年发射升空。天宫一号计划将与随后发射的神舟八号至十号飞船进行对接,成为中国第一个空间实验室。神舟八号已于2011年11月1日发射,并在11月3日和15日两次成功与天宫一号对接。[8][9]2012年6月18日中午,神舟九号携三名航天员和天宫一号对接成功,航天员成功进入到天宫一号内部。2013年6月13日13时18分,神舟十号携三名航天员再次和天空一号对接成功,航天员进入到天宫一号内部,将开展为期15天的在轨生活和科研活动。2013年6月20日10时,中国女航天员王亚平在天宫一号上进行了一次50分钟的太空授课。
空间站 乘员
上限
发射时间 再入时间 运作天数 乘员
总数
访问次数 质量
加压舱
容积
名字 图片 在轨 有人 载人 无人
礼炮一号
苏联
80px 3 1971年4月19日
01:40:00 UTC
1971年10月11日 175 24 3 2 0 18,425 kg(40,620 lb) 90 m³
(3,180 ft³)
DOS-2
苏联
RP1357 p64 Salyut 1.svg 0 1972年7月29日
入轨失败
1972年7月29日 0 0 0 0 0 18,000 kg(40,000 lb)[10] 90 m³
(3,180 ft³)
礼炮二号
(Almaz 1)
苏联
Almaz drawing.svg 0 1973年4月4日 1973年5月28日 54 0 0 0 0 18,500 kg(40,800 lb)[11]
宇宙557号
苏联
Salyut 1 and Soyuz drawing.png 0 1973年5月11日 1973年5月22日 11 0 0 0 0 19,400 kg(42,800 lb)[10]
天空实验室
美國
Skylab (SL-4).jpg 3 1973年5月14日
17:30:00 UTC
1979年7月11日
16:37:00 UTC
2,249 171 9 3 0 77,088 kg(169,950 lb) 283 m³
(10,000 ft³)
礼炮三号
(Almaz 2)
苏联
Almaz drawing.svg 2 1974年6月25日
22:38:00 UTC
1975年1月24日 213 15 2 1 0 18,900 kg(41,700 lb)[6]
(发射重量)
90 m³
(3,180 ft³)
礼炮四号
苏联
Salyut 4 and Soyuz drawing.svg 2 1974年12月26日
04:15:00 UTC
1977年2月3日 770 92 4 2 1 18,900 kg(41,700 lb)[6]
(发射重量)
90 m³
(3,180 ft³)
礼炮五号
(Almaz 3)
苏联
Almaz drawing.svg 2 1976年6月22日
18:04:00 UTC
1977年8月8日 412 67 4 2 0 19,000 kg(42,000 lb)[6]
(发射重量)
100 m³
(3,530 ft³)
礼炮六号
苏联
80px 3 1977年9月29日
06:50:00 UTC
1982年7月29日 1,764 683 33 16 14 19,000 kg(42,000 lb) 90 m³
(3,180 ft³)
礼炮七号
苏联
80px 3 1982年4月19日
19:45:00 UTC
1991年2月7日 3,216 816 26 12 15 19,000 kg(42,000 lb) 90 m³
(3,180 ft³)
和平号
苏联 / 俄羅斯
Mir on 12 June 1998edit1.jpg 3 1986年2月19日
21:28:23 UTC
2001年3月23日
05:50:00 UTC
5,511 4,594 137 39 68 124,340 kg(274,120 lb) 350 m³ (12,360 ft³)
国际空间站
美國 / 俄羅斯 / ESA / Canada / 日本
S134e010665 - rotated and darkend.jpg 6 1998年11月20日 目前在轨 5753 5042 216 64 52 417,289 kg(919,965 lb) 907 m³ (32,030 ft³)
天宫一号
中国
Tiangong 1 drawing (cropped).png 3 2011年9月29日
13:16:03.507 UTC
目前在轨 1057 20 6 2 1 8,506 kg(18,753 lb) 15 m³ (530 ft³)

空间站年表[编辑]

Tiangong 1 Genesis II Genesis I 国际空间站 和平号空间站 礼炮七号 礼炮六号 礼炮五号 礼炮四号 礼炮三号 天空实验室计划 宇宙557号 礼炮二号 DOS-2 礼炮一号


前景[编辑]

目前为止的空间站皆属于公共组织所有,多用于科研用途,而现在有不少组织开始筹划商用的空间站项目,提供太空旅馆、可出租的实验室等服务。[12]为了解决上述章节里提及的可居住性问题,研究人员提出了许多设想。辐射问题可以通过更厚的舱壁来提供更好的保护。空间不足问题可以通过建造空间更大的舱体改善。而针对失重问题,国际空间站原本预定会带有一个可以旋转的舱体,用离心力来制造人工重力,但这个计划最终被取消了。目前的空间站皆为刚体结构,笨重因而发射费用过于高昂,上述设想短期内都将无法实现。因此自2000年起NASA和毕格罗宇航等组织开始研究柔性舱壁的膨胀型舱体。[13]俄罗斯正在推进的OPSEK项目将包含一个轨道组装厂,用来在轨道上建造那些若在地面建造发射会过大过重的部件。[14]

永久性太空站

極端氣候英语extreme weather下,地球人類可能無法在地球生存,所以人類必需在太空中建立一個永久性太空站,包括能源及糧食空氣水都能自給自足的太空站,裡面可以生存人類。

參見[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Boy's Life September 1989 The First Space Station
  2. ^ Science: Sun Gun. Time Magazine. July 09, 1945. 
  3. ^ Ivanovich, p.5
  4. ^ 天宫一号须进行3次“天宫之吻”
  5. ^ 空间站:人造的“天宫”
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 D.S.F. Portree. Mir Hardware Heritage. NASA. 1995 [30 November 2010]. 
  7. ^ Russian Space Stations (wikisource)
  8. ^ 中國神舟八號成功對接天宮一號. BBC. [2011-11-03] (中文(繁體)‎). 
  9. ^ 天宫一号与神舟八号第二次交会对接成功(组图). 新浪网. 2011-11-14 [2011-11-14] (中文(简体)‎). 
  10. ^ 10.0 10.1 Salyut. Encyclopedia Astronautica. [30 November 2010]. 
  11. ^ Saylut 2. NASA. [30 November 2010]. 
  12. ^ Bigelow Aerospace — Next-Generation Commercial Space Stations: Orbital Complex Construction, Bigelow Aerospace, accessed 2011-01-10.
  13. ^ David Shiga. NASA sets sights on inflatable space stations. New Scientist. 2010-02-23 [2010-02-24]. 
  14. ^ Russia could build orbital assembly complex after 2020 - Energiacorporation. Interfax. 2009-08-18 [2009-08-18].