空间站有什么特点?
空间站(SpaceStation)又称航天站、太空站、轨道站。是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种。
单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨,组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道,在太空组装而成。在空间站中要有人能够生活的一切设施,不再返回地球。
空间站又称航天站、太空站、轨道站。是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种。单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨,组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道,在太空组装而成。
概述
人类已经实现了在太空中短暂的旅行,但科学的脚步并没有因此而停止。为了了解、开发太空,就需要有个可供宇航员长期工作和生活的基地。随着航天科技的发展,在太空中建立新居所的条件成熟了。小型的空间站可一次发射完成,较大型的可分批发射组件,在太空中组装成为整体。在空间站中要有人能够生活的一切设施,不再返回地球。
国际空间站的规模一般都很大,结构也比较复杂。空间站一般包括宇航员居住舱、实验舱、服务舱,对接过渡舱、桁架、太阳电池等部分组成,试用期为5~10年。总质量约423吨、长108米、宽(含翼展)88米,运行轨道高度为397千米,载人舱内大气压与地表面相同,可载6人。建成后总质量将达438吨,长108米。
空间站的结构与组成
空间站的结构特点是体积比较大,在轨道飞行时间较长,有多种功能,能开展的太空科研项目也多而广。空间站的基本组成是以一个载人生活舱为主体,再加上有不同用途的舱段,如工作实验舱、科学仪器舱等。太阳能电池板与对接舱口是空间站必备的设施,以保证空间站的电能供应和实现与其他航天器的对接。
空间站的特点
空间站的特点之一是经济性。接纳宇航员进行试验的空间站,可以使载人飞船成为只运送航天员的工具,从而简化了其内部的结构和减轻其在太空飞行时所需要的物质。这样既能降低其工程设计难度,又可减少航天费用。另外,空间站在运行时可载人,也可不载人,只要航天员启动并调试后它可照常进行工作,定时检查,到时就能取得成果。这样能缩短航天员在太空的时间,减少许多消费,当空间站发生故障时可以在太空中维修、换件,延长航天器的寿命。增加使用期也能减少航天费用。科研工作的逐步深化与科研质量的提高,有赖于空间站的长期连续飞行。一般空间站的飞行时间可长达几个月甚至数年之久。
空间站的发射历史
截止到目前,全世界发射的空间站有9个。苏联共发射8座,美国发射1座。其中苏联是第一个发射空间站的国家。其礼炮1号空间站在1971年4月发射,后在太空与联盟号飞船对接成功,有3名航天员进站内生活工作近24天,完成了大量的科学实验项目,但这3名航天员乘联盟11号飞船返回地球过程中,由于座舱漏气减压,不幸全部遇难。礼炮2号发射到太空后由于自行解体而失败。苏联发射的礼炮3、4、5号小型空间站均获成功,航天员进站内工作,完成多项科学实验。其礼炮6、7号空间站相对大些,也有人把它们称作第二代空间站。它们各有两个对接口,可同时与两艘飞船对接,航天员在站上先后创造过210天和237天长期生活记录,还创造了首位女航天员出舱作业的记录。苏联于1986年2月20日发射入轨的和平号空间站,设计寿命为10年,2000年底俄罗斯宇航局因和平号部件老化且缺乏维修经费,决定将其坠毁。和平号最终于2001年3月23日坠入地球大气层。
世界各国的空间站
1971年4月19日,前苏联发射了第一座空间站礼炮1号,从此,太空飞行进入了一个新的阶段。礼炮1号空间站由轨道舱,服务舱和对接舱组成,呈不规则的圆柱形,总长约12.5米,最大直径4米,总重约18.5吨。它在约200多千米高的轨道上运行,站上装有各种试验设备,照相摄影设备和科学实验设备。与联盟号载入飞船对接组成居住舱,容积100立方米,可住6名宇航员。礼炮1号空间站在太空运行6个月,相继与联盟10号,联盟11号两艘飞船对接组成轨道联合体,每艘飞船各载3名宇航员,共在空间站上停留26天。礼炮1号完成使命后于同年10月11日在太平洋上空坠毁。
前苏联一共发射了7座礼炮号空间站,前5座只有一个对接口,即只能与一艘飞船对接飞行。因太空站携带的食品,氧气,燃料等储备有限,因此,它们的寿命不是很长。经过改进的礼炮6号和7号空间站,增加了一个对接口,除接待联盟号载入飞船外,还可与进步号货运飞船对接,用以补给宇航员生活所需的名种用品。1977年9月29日发射上天的礼炮6号空间站,在太空飞行近5年,共接待18艘联盟号和联盟T号载人飞船。有16批33名宇航到站上工作,累计载人飞行176天。其中1980年宇航员波波夫和柳明创造了在空间站飞行185天的纪录。1982年4月19日礼炮7空间站进入轨道飞行,接待了联盟T号飞船的11批28名宇航,其中包括第一位进行太空行走的女宇航员萨维茨卡娅。特别是1984年3名宇航员基齐姆,索洛维约夫和阿季科夫在空间站创造了237天的飞行纪录。礼炮7号空间站载入飞行累计达800多天,直到1986年8月才停止载人飞行。
前苏联和平号空间站由工作舱,过渡舱,非密封舱三个部分组成,共有6个对接口。和平号作为一个基本舱,可与载人飞船,货运飞船,4个工艺专用舱组成一个大型轨道联合体,从而扩大了它的科学实验范围。四个专业舱都有生命保障系统和动力装置,可独立完成在太空机动飞行。其中一个是工艺生产实验舱,一个是天体物理实验舱,一个是生物学科研究舱,一个是医药试制舱。这几个实验舱可根据任务需要更换设备,成为另一种新的实验舱。和平号空间站接待了一艘联盟T号和17艘联盟TM号载入飞船,并先后与进步号,进步M号货运飞船和量子号,晶体号专用工艺舱对接组成轨道联合体。宇航员们进行了天体物理,生物医学,材料工艺试验和地球资源勘测等科学考察活动。最大的轨道联合体总长达350米,总重70吨,俨然一座太空列车,绕地球轨道不停地飞驰。1987年12月29日,宇航员罗曼年科返回地面时,已经在和平号上生活了326个昼夜。1988年12月21日从和平号上归来的两名宇航员季托夫和马纳罗夫,创造了在太空飞行整整一年的新纪录。
和平号空间站由多个模块在轨道上组装而成:核心舱,量子1号天文物理舱,量子2号气闸舱晶体号实验舱,光谱号遥感舱,自然号地球观测舱。美国为其提供了一个专门用于与航天飞机对接用的对接舱。美国航天飞机共拜访空间站11次。和闰号首模块于1986年2月19日发射升空其后至1996年的十年时间之间,其他多个模块相继升空。
和平号最终于2001年3月23日坠入地球大气层,碎片落入南太平海域中。和平号的研究任务今后由国际太空站所取代
美国在1973年5月14日发射成功一座叫天空实验室的空间站,它在435千米高的近圆空间轨道上运行,先后接待3批9名宇航员到站上工作。这9名宇航员到站上工作。这9名宇航员在站上分别居留28天,59天和84天。天空实验室全长36米,最大直径6.7米,总重77.5吨,由轨道舱,过渡舱和对接舱组成,可提供360立方米的工作场所。1973年5月25日,7月28日和11月16日,先后由阿波罗号飞船把宇航员送上空间站工作。在载入飞行期间,宇航员用58种科学仪器进行了270多项生物医学,空间物理,天文观测,资源勘探和工艺技术等试验,拍摄了大量的太阳活动照片和地球表面照片,研究了人在空间活动的各种现象。1974年2月第三批宇航员离开太空返回地面后,天空实验室便被封闭停用。美国天空实验室在太空运行2249天,航程达14亿多千米。
自从前苏联的空间站上天之后,一直与联盟号系列载人飞船和进步号系列货运飞船一起,共同组成轨道联合体执行载入航天飞行任务。
联盟号系列载人飞船已更换三代,作为空间站的载人工具。从联盟10号开始,到1993年底共有30艘联盟号,14艘联盟T号,17艘联盟TM号飞船载人到空间站上开展太空科学考察活动。第一代联盟号,主要用于试验载人飞船与空间站的交会,对接和机动飞行,为载人到空间站活动打下了坚实基础;第二代联盟T号,改进了座舱设施,提高了生命保障系统的可靠性和生活环境的舒适性;第三代联盟TM号,又改进了会合,对接,通信,紧急救援和降落伞系统,增加了有效载荷。经过改进的联盟TM号飞船总重7吨,长约7米,翼展10.6米,载3名宇航员和250千克货物最大改进是对接系统,无需空间站做机动飞行和调整姿态,
可以在任何姿态下与和平号空间站对接。
进步号系列货运飞船执行向空间站定期补给食品、货物、燃料和仪器设备等任务。到1993年底,已发展两代,共发射进步号42艘,进步M号20艘。它与空间站对接完成装卸任务后即自行进入大气层烧毁。这种飞船由仪器舱,燃料舱和货舱组成,货舱容积6.6立方米,可运送1.3吨货物,燃料舱带1吨燃料。它可自行飞行4天,与空间站对接飞行可达2个月。
中国空间站展望
我国将于2010年~2011年底发射天宫一号目标飞行器,天宫一号的重量约8吨,类似于一个小型空间实验站。在发射天宫一号之后的两年中,我国将相继发射神舟8、9、10号飞船,分别实现与天宫一号的对接。
我国有望在2014年用“长征五号”把中国空间站送上太空,中国最终将建设一个基本型空间站。我国首个空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。只有20吨以上运载能力的火箭才有资格发射核心舱。因此,我国将在海南文昌新建第四个航天发射场,这个发射场能发射大吨位的空间站。
据相关人士透露,中国的首个空间站建成后,其核心舱可以不断加舱。届时,每年将往空间站发射若干个航天器。
2008年9月25日发射的“神舟七号飞船”,作为第二阶段的第一项实验,已经实现了航天员出舱进行太空行走。随后的“神八”、“神九”飞船将不再载人,旨在发射目标飞行器,实现无人对接。而之后的“神十”将再次载人上天并实现有人对接。飞船的使命是在太空建设期间照料空间站。