空間站

? ? ? ?空間站(Space Station)又稱航天站、太空站、軌道站。是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可供多名航天員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的載人航天器?？臻g站分為單一式和組合式兩種。單一式空間站可由航天運(yùn)載器一次發(fā)射入軌，組合式空間站則由航天運(yùn)載器分批將組件送入軌道，在太空組裝而成。在空間站中要有人能夠生活的一切設(shè)施，不再返回地球。

基本概述

人類并不滿足于在太空作短暫的旅游，為了開發(fā)太空，需要建立長(zhǎng)期生活和工作的基地。于是，隨著航天技術(shù)的進(jìn)步，在太空建立新居所的條件成熟了。

空間站是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可供多名航天員在其中生活工作和巡訪的載人航天器。小型的空間站可一次發(fā)射完成，較大型的可分批發(fā)射組件，在太空中組裝成為整體。在空間站中要有人能夠生活的一切設(shè)施，不再返回地球。

國際空間站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)模大，由航天員居住艙、實(shí)驗(yàn)艙、服務(wù)艙，對(duì)接過渡艙、桁架、太陽電池等部分組成，試用期一般為5~10年?？傎|(zhì)量約423噸、長(zhǎng)108米、寬(含翼展)88米，運(yùn)行軌道高度為397千米，載人艙內(nèi)大氣壓與地表面相同，可載6人。建成后總質(zhì)量將達(dá)438噸，長(zhǎng)108米。?

歷史沿革

空間站概念的提出可以追溯到1869年。當(dāng)時(shí)Everett Hale為大西洋月刊撰寫了一則關(guān)于“用磚搭建的月球”的文章。此后康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基和赫爾曼·奧伯特也對(duì)空間站進(jìn)行過設(shè)想。1929年Herman Poto?nik的著作《The Problem of Space Travel（太空旅行的問題）》出版并風(fēng)靡了30多年。1951年沃納·馮·布勞恩在礦工周刊中刊登了他帶有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的空間站設(shè)計(jì)。在二戰(zhàn)期間德國的科學(xué)家曾研究過使用太陽能的軌道兵器，即所謂的“太陽炮”。按照設(shè)想，它將是運(yùn)行在高度在5,100英里（8,200千米）的地球軌道的空間站的一部分。

阿波羅11號(hào)飛船在1969年搶先登陸月球后，前蘇聯(lián)在與美國登月的太空競(jìng)賽中落敗，因此轉(zhuǎn)向了其他方向（如空間站）來展示他們的航天實(shí)力。禮炮一號(hào)于1971年成功發(fā)射升空，它是人類歷史上首個(gè)空間站。但不幸的是三名宇航員在返回時(shí)因閥門故障造成座艙失壓全部窒息死亡。美國緊隨其后在1973年發(fā)射了“天空實(shí)驗(yàn)室”空間站，它攜帶了一系列的望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家在上面做了許多關(guān)于醫(yī)藥、地質(zhì)和天文等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。前蘇聯(lián)在1986年發(fā)射了“和平號(hào)”空間站，并在接下來的十年間不斷對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充完善，服役至2001年。期間有包括美國在內(nèi)的許多國家的航天員拜訪過這個(gè)世界著名的空間站。1998年11月國際空間站的第一個(gè)部件曙光號(hào)功能貨艙發(fā)射升空，隨后陸續(xù)發(fā)射的模塊對(duì)其逐漸進(jìn)行擴(kuò)充。它由多個(gè)國家分工建造、聯(lián)合運(yùn)用，成為國際合作進(jìn)行太空開發(fā)的標(biāo)志。自2000年11月之后，國際空間站上就保持至少三名乘員至今。

中國在2011年9月29日發(fā)射了首個(gè)小型試驗(yàn)性空間站天宮一號(hào)，中國也成為繼蘇聯(lián)（俄羅斯）和美國后第3個(gè)能夠獨(dú)立發(fā)射空間站的國家。天宮一號(hào)將分別與隨后發(fā)射的神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船對(duì)接，從而建立第一個(gè)中國空間實(shí)驗(yàn)室。

空間構(gòu)造

空間站是一個(gè)由許多相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，一個(gè)功能完備的空間站通常會(huì)具備以下的模塊。

1、主體結(jié)構(gòu)

2、電源供應(yīng)系統(tǒng)

3、溫度控制系統(tǒng)

4、姿勢(shì)控制系統(tǒng)

5、軌道操作和推進(jìn)系統(tǒng)

6、自動(dòng)化和機(jī)器人系統(tǒng)

7、計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)

8、環(huán)境與生命支持系統(tǒng)

9、乘員生活設(shè)施

10、乘員和貨物運(yùn)輸系統(tǒng)

發(fā)展階段

第一代空間站：特點(diǎn)：?jiǎn)闻摚粋€(gè)對(duì)接口（禮炮1號(hào)，禮炮2號(hào)，禮炮3號(hào)，禮炮4號(hào)，禮炮5號(hào)）

第二代空間站：特點(diǎn)：?jiǎn)闻?，兩個(gè)對(duì)接口（禮炮6號(hào)，禮炮7號(hào)）

第三代空間站：特點(diǎn)：多艙，積木式結(jié)構(gòu)（和平號(hào)空間站）

第四代空間站：特點(diǎn)：多艙，桁架式和積木式的“混血”結(jié)構(gòu)（國際空間站）

基本特點(diǎn)

中國狀況

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我國將于2010年—2011年底發(fā)射天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器，天宮一號(hào)的重量有8噸，類似于一個(gè)小型空間實(shí)驗(yàn)站，在發(fā)射天宮一號(hào)之后的兩年中，我國將相繼發(fā)射神舟8、9、10號(hào)飛船，分別與天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

我國用“長(zhǎng)征五號(hào)”把中國空間站送上太空，中國最終將建設(shè)一個(gè)基本型空間站。

我國首個(gè)空間站大致包括一個(gè)核心艙、一架貨運(yùn)飛船、一架載人飛船和兩個(gè)用于實(shí)驗(yàn)等功能的其他艙，總重量在100噸以下。其中的核心艙需長(zhǎng)期有人駐守，能與各種實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船和貨運(yùn)飛船對(duì)接。具備20噸以上運(yùn)載能力的火箭才有資格發(fā)射核心艙。為此，我國將在海南文昌新建第四個(gè)航天發(fā)射場(chǎng)，可發(fā)射大噸位空間站。

據(jù)透露，中國的首個(gè)空間站建成后，其核心艙可以不斷加艙。屆時(shí)，每年將往空間站發(fā)射若干個(gè)航天器。

據(jù)了解，2008年9月25日發(fā)射的“神舟七號(hào)飛船”，作為第二階段的第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了航天員的出艙行走。隨后的“神八”、“神九”飛船將不再載人，旨在發(fā)射目標(biāo)飛行器，實(shí)現(xiàn)無人對(duì)接。而之后的“神十”將再次載人上天并實(shí)現(xiàn)有人對(duì)接。這些飛船都是為了在太空建設(shè)短期有人照料的空間站而服務(wù)的。 ? ?

天宮一號(hào)（Tiangong 1）（中國，2011-至今）

天宮一號(hào)是中國獨(dú)立設(shè)計(jì)建造并發(fā)射運(yùn)用的小型試驗(yàn)性空間站，它于2011年發(fā)射升空。天宮一號(hào)計(jì)劃將與隨后發(fā)射的神舟八號(hào)至十號(hào)飛船進(jìn)行對(duì)接，成為中國第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室。神舟八號(hào)已于2011年11月1日發(fā)射，并在11月3日和15日兩次成功與天宮一號(hào)對(duì)接。2012年6月18日中午，神舟九號(hào)攜三名航天員和天宮一號(hào)對(duì)接成功，航天員成功進(jìn)入到天宮一號(hào)內(nèi)部。2013年6月13日13時(shí)18分，神舟十號(hào)攜三名航天員再次和天空一號(hào)對(duì)接成功，航天員進(jìn)入到天宮一號(hào)內(nèi)部，將開展為期15天的在軌生活和科研活動(dòng)。2013年6月20日10時(shí)，中國女航天員王亞平在天宮一號(hào)上進(jìn)行了一次50分鐘的太空授課。

他國狀況

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禮炮系列空間站（Salyut）（前蘇聯(lián)，1971年至1986年）

1、禮炮一號(hào) （1971年，1名乘員，1次失敗對(duì)接）DOS-2 （1972年，無人，發(fā)射失?。?/p>

2、禮炮二號(hào)/Almaz （1973年，無人，發(fā)射后不久失效）宇宙557號(hào) （1973年，無人，發(fā)射11天后再入大氣層）

3、禮炮三號(hào)/Almaz （1974年，1名乘員，1次失敗對(duì)接）

4、禮炮四號(hào) （1975年，2名乘員，1名預(yù)定乘員無法到達(dá)軌道）

5、禮炮五號(hào)/Almaz （1976年-1977年，2名成員，1次失敗對(duì)接）

6、禮炮六號(hào) （1977年-1981年，16名乘員，其中5位長(zhǎng)期停留，11位短期停留，1次失敗對(duì)接）

7、禮炮七號(hào) （1982年-1986年，10名乘員，其中6位長(zhǎng)期停留，4位短期停留，1次失敗對(duì)接）

禮炮系列空間站由前蘇聯(lián)建造，其中禮炮一號(hào)是人類的第一個(gè)空間站。這個(gè)系列的空間站在1971年到1985年間服役，期間一共發(fā)射了1至7號(hào)，分為民用的DOS型和軍用的Almaz型。[6]禮炮2號(hào)、3號(hào)和5號(hào)空間站便屬于軍事用途的Almaz型。

天空實(shí)驗(yàn)室空間站（Skylab）（美國，1973年-1974年，3名乘員）

天空實(shí)驗(yàn)室是美國的空間站計(jì)劃，在1973年到1974年間一共進(jìn)行了1至4號(hào)任務(wù)，除1號(hào)任務(wù)中發(fā)射的空間站核心部件外其余皆為往返于空間站的太空船任務(wù)。

和平號(hào)空間站（Mir）（前蘇聯(lián)/俄羅斯，1986年-2000年，28名乘員，全部長(zhǎng)期停留）

和平號(hào)是前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)建造的空間站，為上述禮炮計(jì)劃的后繼項(xiàng)目。它于1986年發(fā)射升空，并在接下來的十年間陸續(xù)追加了眾多功能模塊，一直被運(yùn)用到2000年。蘇聯(lián)與美國在這里進(jìn)行過宇航事業(yè)合作，許多不同國家的宇航員也曾到訪和平號(hào)進(jìn)行工作。它被廢棄后于2001年受控再入大氣層燒毀。原本為其后繼項(xiàng)目和平號(hào)-2準(zhǔn)備的星辰號(hào)服務(wù)艙隨后被合并至國際空間站的項(xiàng)目中。

國際空間站（International Space Staion, ISS）（美國/ESA/日本/俄羅斯/加拿大，2000年-至今，2011年4月為止共有27名長(zhǎng)期停留乘員）

國際空間站是由美國國家航空航天局（NASA）、俄羅斯聯(lián)邦航天局（RFSA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）、加拿大太空局（CSA）和歐洲空間局（ESA）共同建造的空間站項(xiàng)目。它在1998年開始建造，各功能模塊在其后被陸續(xù)送入軌道裝配，目前它的建造還未完成。國際空間站是目前人類擁有過的規(guī)模最大的空間站。

太空蘑菇

美國“聯(lián)合太空結(jié)構(gòu)”公司計(jì)劃建造一座新型空間站。在設(shè)計(jì)上，這座新空間站呈蘑菇形，將環(huán)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，每分鐘旋轉(zhuǎn)4.22周，以形成人造重力。完工后的“太空蘑菇”直徑將達(dá)到約100米，長(zhǎng)約400米。建造這樣一座大型結(jié)構(gòu)需要大約30年時(shí)間，成本接近約3000億美元。