空间站的过去、现在和未来

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空间站的过去、现在和未来　　开展载人航天事业的最终目的不是创造辉煌和连篇不断地谱写光彩夺目的史诗，而是全面、深刻地开发和利用宇宙资源。为实现这一目的，一方面必须发展一种通向太空的经济高效的常规运输手段，另一方面就是要建立永久性航天基地。"空间站"就是向这种永久性的航天基地发展的过渡形式。
　　空间站，又称“航天站”“轨道站”“太空站”，是一种可供多名宇航员巡访、长期工作和居住的大型载人航天器。环绕地球长期运行的大型载人航天器。它能与宇宙飞船或航天飞机对接，以便补充给养、更换仪器设备和让宇航员轮班换乘。


礼炮4号与联盟号货运飞船对接示意图
　　空间站的优越性主要表现在它的经济性上，由于发射时不载人，这样就省去了为载人而增加的保障系统降低了设计和制造难度，降低了发射成本。同时，由于长期有宇航员维护，可及时进行维修和更换零件，从而延长了它的寿命。空间站有有人和无人两种工作模式，这样许多试验只需宇航员调试好仪器设备便离站，以后定期检查即可，这样就也减少了使用费用。
　　空间站通常由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、后勤服务舱、专用设备舱和太阳能电池等几部分组成。因为空间站的开放性较强，可以根据任务的不同搭接不同的功能模块，这种灵活性和适应性也是其它航空器所不能比拟的。
　　在空间站上，宇航员可以长期从事各种科研活动，包括天文观测、地球资源勘测、调查环境污染、研究太空环境对生命的影响、进行特殊加工，以及制取地面环境无法获得的优质新材料、新药。
空间站是与其它的航天器相比，空间站的结构体积庞大，在轨时间长，功能多，研究规模和范围广，但最大的特征就是：长期载人。
　　迄今为止，美国已经发展并完成了一个“天空实验室”计划，而前苏联和独联体则研制和发展了“礼炮”系列空间站与“和平”号空间站，这就是第一代空间站。第一代空间站──从“礼炮”到“和平”
　　“礼炮”系列空间站


苏联在同美国竞争登月失败后，为了在下一轮的竞赛中获得主动，决定全力以赴发展空间站计划，并希望成为本世纪惊天动地的壮举。到1969年，苏联认为建立空间站的基本技术──航天器的汇合与对接问题已经解决，1970年起开始了“礼炮”号的建造工作。与此同时，他们对“联盟”号飞船进行了改装，以便使之成为空间站的辅助运输工具。
　　1971年4月19日，巨大的“质子”号运载火箭将第一个空间站“礼炮-1”号发射上天，运行轨道为近地点200公里，远地点222公里，倾角51.6度，运行周期88.5分。它是世界上第一个试验空间站。
　　“礼炮-1”号空间站在发射时不载人。4月23日，苏联宇航员弗拉基米尔.沙塔诺夫、阿力克塞.叶利谢耶夫和尼古拉.鲁卡维什尼克夫乘坐“联盟-10”号飞船与“礼炮-1”号对接成功，但由于机械故障，未能进入空间站。
　　6月6日，多勃罗沃里斯基、沃尔科夫和巴扎耶夫乘坐“联盟-11”号飞船，利用改进设计的对接装置与“礼炮-1”号对接，并成功进入到空间站内，进行了一系列的开创性实验，如长期处于失重状态下的植物生长研究等。6月30日，三位宇航员在返回地球时因密封舱破坏而死亡。事故发生后，此类3座飞船全部停止飞行，留在轨道上的“礼炮-1”号也于10月11日结束飞行，坠入大气层。
　　前苏联的第一个实用型空间站是1977年9月29日发射的“礼炮-6”号，它有两个对接口，可同时与两艘飞船对接，组成轨道联合体。1982至1991年间在轨道上运行的“礼炮-7”号空间站，接待过11批28名宇航员。
　在“礼炮”系列空间站的成功经验基础上，前苏联于1986年2月发射了“和平”号空间站核心舱，其后边使用、边扩展，直到1996年4月，“和平”号最后一个舱段完成组装。此时的“和平”号是一个总重116吨(包括一艘“联盟TM”飞船)、总容积470立方米的庞然大物。


和平号空间站
“和平”号是由工作舱，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。
　　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35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。
　　但由于资金缺乏、维护欠佳，“和平”号事故不断。世纪之交，俄罗斯准备让“和平”号空间站的轨道逐步降低，一直降到402千米的高度，然后由地面控制中心向它发送最后的指令，进入地球大气层自毁。没有烧毁的空间站部件将安全地坠入太平洋。
　　“天空实验室”


1973年5月14日，美国发射了“天空实验室”空间站，它利用“阿波罗登月计划”的剩余物资──“土星-5”号火箭第三级改造而成，是第一个实际投入长期使用的空间站。
　　“天空实验室”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。
太空城市——国际空间站


大家也许在科幻片里看到过“太空城市”，然而，在21世纪到来的时候，这个幻想已经开始变为现实了。

　　2000年10月31日，“联盟TM—31”号宇宙飞船从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场发射升空。乘坐飞船的有3名宇航员，他们是美国人谢泼德、俄罗斯人吉德津科和克里卡廖夫。他们的目的地是正在建设中的“太空城市”——国际空间站。这3位宇航员成为“太空城市”的第一批长住居民，他们将在那里逗留到明年2月，他们的主要任务是让空间站进入正常的工作状态。
　　追根溯源，国际空间站实际上起源于美国著名的“星球大战”计划。里根执政期间，提出发展“星球大战”计划，同苏联相抗争，作为配套设施，计划建设“自由”号空间站。苏联解体后，俄罗斯已不再对美国构成昔日那种威胁。布什执政期间，“星球大战”计划搁浅，“自由”号空间站计划也被压缩，1993年克林顿上台后停止了“自由”号空间站的建设。
　　但是美国副总统戈尔却对建立空间站计划非常感兴趣。在戈尔的极力主张下，“自由”号空间站的计划设想从一国建造改为多国合作项目——“阿尔法国际空间站”。目前参加该项目的有美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲航天局的11个成员国——英国、法国、德国、比利时、意大利、芬兰、丹麦、挪威、西班牙、瑞士、瑞典等16个方面。
　　这是人类航天史上首次多国合作建造的最大空间站，预计总投资1000多亿美元。国际空间站计划分3个阶段实施：
　　第一阶段是准备阶段，已于1994年-1997年完成。这一期间进行了多次载人航天活动，美国航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站进行多次对接，将美、日、德、加等国的宇航员送到“和平”号空间站上，训练他们在空间站生活和工作的能力。与此同时，宇航员在“和平”号开展大量空间科学实验，获得微重力、生命科学、地球资源探测和轨道交汇与对接方面的知识和经验。
第二阶段是初期装配阶段。在这一阶段将把国际空间站的主体舱“曙光”号和连接舱发射到太空进行组装，空间站的核心部分服务舱将发射升空并同“曙光”号和“团结”号对接。这期间空间站将初具规模并可运载3人飞行。
　　在第三阶段，将把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱送入太空，对接成功后标志着国际空间站的最终建成，届时可以有7名宇航员同时在太空工作。
　　建成后的国际空间站将是个“太空中的城市”，成为人类在太空中长期逗留的一个前哨。它包括6个实验舱和1个居住舱、3个节点舱以及平衡系统、供电系统、服务系统和运输系统，总重量为454吨，空间站主结构长88米，首尾距离109米，高度44米，封闭容积相当于两个波音747飞机的内部空间，平均运行高度为350公里，轨道倾斜角51.6度。
　　这个轨道可以使空间站能够被所有的国际伙伴的火箭到达，而且使之能够随时获得补给。同时，这个轨道提供了良好的观测视野，包括85%的地表覆盖，并飞过95%的人口地带。地面上的人可以用肉眼看到它。在夜空里，除月亮和金星外，第三颗最亮的“星星”就是国际空间站。