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概述

人类并不满足于在太空作短暂的旅游,为了开发太空,需要建立长期生活和工作的基地。于是,随着航天技术的进步,在太空建立新居所的条件成熟了。
空间站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员在其中生活工作和巡访的载人航天器。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,试用期一般为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。

结构与组成

其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。空间站外部必须装有太阳能电池板和对接
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舱口,以保证站内电能供应和实现与其他航天器的对接。

特点

空间站的特点之一是经济性。例如,空间站在太空接纳航天员进行实验,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。因为空间站能长期(数个月或数年)的飞行,故保证了太空科研工作的连续性和深入性,这对研究的逐步深化和提高科研质量有重要作用。

空间站的发射历史

到目前为止,全世界已发射了9个空间站。其中苏联共发射8座,美国发射1座。按时间顺序讲,苏联是首先发射载人空间站的国家。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,也有人称它们为第二代空间站。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,2000年底俄罗斯宇航局因和平号部件老化(设计寿命10年)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。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,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。直到1979年7月12日在南印度洋上空坠入大气层烧毁。

各国的空间站

前苏联礼炮号空间站
1971年4月19日,前苏联发射了第一座空间站礼炮1号,从些载入太空飞行进入一个新的阶段。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。与联盟号载入飞般对接组成居住舱,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。因站上携带的食品,氧气,燃料等储备有限,在太空寿命都不很长。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
目前,苏联于1986年2月20日发射入轨的和平号空间站,已经飞行了8年,仍在轨道上进行载人航天活动。和平号是一阶梯形圆柱体,全长13.13米,最大直径4.2米,重21吨,预计寿命10年。它由工作舱,过渡舱,非密封舱三个部分组成,共有6
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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。自和平号空间上天以来,至1993年底,已经接待了一艘联盟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,俨然象一座太空列车,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.
2000年底俄罗斯宇航局因和平号部件老化(设计寿命10年)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,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
美国天空实验室
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,直到1979年7月12日在南印度洋上空坠入大气层烧毁。它在太空运行2249天,航程达14亿多千米。
联盟号载人飞船
前苏联的空间站上天以来,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,可以在任何姿态下与和平号空间站对接,无需空间站做机动飞行和调整姿态。
进步号货运飞船
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,天宫一号的重量有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,分别与天宫一号实现对接。
我国有望于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。
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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。具备20吨以上运载能力的火箭才有资格发射核心舱。为此,我国将在海南文昌新建第四个航天发射场,可发射大吨位空间站。
据透露,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。
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据了解,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,实现了航天员的出舱行走。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。这些飞船都是为了在太空建设短期有人照料的空间站而服务的。
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