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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時間運行,可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的載人航天器。空間站分為單一式和組合式兩種。單一式空間站可由航天運載器一次發射入軌,組合式空間站則由航天運載器分批將組件送入軌道,在太空組裝而成。

1概述

人類並不滿足於在太空作短暫的旅遊,為了開發太空,需要建立長期生活和工作的基地。於是,隨著航天技術的進步,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時間運行,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射完成,較大型的可分批發射組件,
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施,不再返回地球。
國際空間站結構複雜,規模大,由航天員居住艙、實驗艙、服務艙,對接過渡艙、桁架、太陽電池等部分組成,試用期一般為5~10年。
總質量約423噸、長108米、寬(含翼展)88米,運行軌道高度為397千米,載人艙內大氣壓與地表面相同,可載6人。建成后總質量將達438噸,長108米。

2結構與組成

其結構特點是體積比較大,在軌道飛行時間較長,有多種功能,能開展的太空科研項目也多而廣。空間站的基本組成是以一個載人生活艙為主體,再加上有不同用途的艙段,如工作實驗艙、科學儀器艙等。空間站外部必須裝有太陽能電池板和對接
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艙口,以保證站內電能供應和實現與其他航天器的對接。

3特點

空間站的特點之一是經濟性。例如,空間站在太空接納航天員進行實驗,可以使載人飛船成為只運送航天員的工具,從而簡化了其內部的結構和減輕其在太空飛行時所需要的物質。這樣既能降低其工程設計難度,又可減少航天費用。另外,空間站在運行時可載人,也可不載人,只要航天員啟動並調試后它可照常進行工作,定時檢查,到時就能取得成果。這樣能縮短航天員在太空的時間,減少許多消費,當空間站發生故障時可以在太空中維修、換件,延長航天器的壽命。增加使用期也能減少航天費用。因為空間站能長期(數個月或數年)的飛行,故保證了太空科研工作的連續性和深入性,這對研究的逐步深化和提高科研質量有重要作用。

4空間站的發射歷史

到目前為止,全世界已發射了9個空間站。其中蘇聯共發射8座,美國發射1座。按時間順序講,蘇聯是首先發射載人空間站的國家。其禮炮1號空間站在1971年4月發射,后在太空與聯盟號飛船對接成功,有3名航天員進站內生活工作近24天,完成了大量的科學實驗項目,但這3名航天員乘聯盟11號飛船返回地球過程中,由於座艙漏氣減壓,不幸全部遇難。禮炮2號發射到太空後由於自行解體而失敗。蘇聯發射的禮炮3、4、5號小型空間站均獲成功,航天員進站內工作,完成多項科學實驗。其禮炮6、7號空間站相對大些,也有人稱它們為第二代空間站。它們各有兩個對介面,可同時與兩艘飛船對接,航天員在站上先後創造過210天和237天長期生活記錄,還創造了首位女航天員出艙作業的記錄。蘇聯於1986年2月20日發射入軌的和平號空間站,2000年底俄羅斯宇航局因和平號部件老化(設計壽命10年)且缺乏維修經費,決定將其墜毀.和平號最終於2001年3月23日墜入地球大氣層。美國在1973年5月14日發射成功一座叫天空實驗室的空間站,它在435千米高的近圓空間軌道上運行,宇航員用58種科學儀器進行了270多項生物醫學,空間物理,天文觀測,資源勘探和工藝技術等試驗,拍攝了大量的太陽活動照片和地球表面照片,研究了人在空間活動的各種現象。直到1979年7月12日在南印度洋上空墜入大氣層燒毀。

5各國的空間站

前蘇聯禮炮號空間站
1971年4月19日,前蘇聯發射了第一座空間站禮炮1號,從些載入太空飛行進入一個新的階段。禮炮1號空間站由軌道艙,服務艙和對接艙組成,呈不規則的圓柱形,總長約12.5米,最大直徑4米,總重約18.5噸。它在約200多千米高的軌道上運行,站上裝有各種試驗設備,照相攝影設備和科學實驗設備。與聯盟號載入飛般對接組成居住艙,容積100立方米,可住6名宇航員。禮炮1號空間站在太空運行6個月,相繼與聯盟10號,聯盟11號兩艘飛船對接組成軌道聯合體,每艘飛船各載3名宇航員,共在空間站上停留26天。禮炮1號完成使命後於同年10月11日在太平洋上空墜毀。
前蘇聯一共發射了7座禮炮號空間站,前5座只有一個對介面,即只能與一艘飛船對接飛行。因站上攜帶的食品,氧氣,燃料等儲備有限,在太空壽命都不很長。經過改進的禮炮6號和7號空間站,增加了一個對介面,除接待聯盟號載入飛船外,還可與進步號貨運飛船對接,用以補給宇航員生活所需的名種用品。1977年9月29日發射上天的禮炮6號空間站,在太空飛行近5年,共接待18艘聯盟號和聯盟T號載人飛船。有16批33名宇航到站上工作,累計載人飛行176天。其中1980年宇航員波波夫和柳明創造了在空間站飛行185天的紀錄。1982年4月19日禮炮7空間站進入軌道飛行,接待了聯盟T號飛船的11批28名宇航,其中包括第一位進行太空行走的女宇航員薩維茨卡婭。特別是1984年3名宇航員基齊姆,索洛維約夫和阿季科夫在空間站創造了237天的飛行紀錄。禮炮7號空間站載入飛行累計達800多天,直到1986年8月才停止載人飛行。
前蘇聯和平號空間站
目前,蘇聯於1986年2月20日發射入軌的和平號空間站,已經飛行了8年,仍在軌道上進行載人航天活動。和平號是一階梯形圓柱體,全長13.13米,最大直徑4.2米,重21噸,預計壽命10年。它由工作艙,過渡艙,非密封艙三個部分組成,共有6
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個對介面。和平號作為一個基本艙,可與載人飛船,貨運飛船,4個工藝專用艙組成一個大型軌道聯合體,從而擴大了它的科學實驗範圍。四個專業艙都有生命保障系統和動力裝置,可獨立完成在太空機動飛行。其中一個是工藝生產實驗艙,一個是天體物理實驗艙,一個是生物學科研究艙,一個是醫藥試製艙。這幾個實驗艙可根據任務需要更換設備,成為另一種新的實驗艙。自和平號空間上天以來,至1993年底,已經接待了一艘聯盟T號和17艘聯盟TM號載入飛船,並先後與進步號,進步M號貨運飛船和量子號,晶體號專用工藝艙對接組成軌道聯合體。宇航員們進行了天體物理,生物醫學,材料工藝試驗和地球資源勘測等科學考察活動。最大的軌道聯合體總長達350米,總重70噸,儼然象一座太空列車,繞地球軌道不停地飛馳。1987年12月29日,宇航員羅曼年科返回地面時,已經在和平號上生活了326個晝夜。1988年12月21日從和平號上歸來的兩名宇航員季托夫和馬納羅夫,創造了在太空飛行整整一年的新紀錄。
和平號由多個模塊在軌道上組裝而成:核心艙,量子1號天文物理艙,量子2號氣閘艙晶體號實驗艙,光譜號遙感艙,自然號地球觀測艙.美國為其提供了一個專門用於與太空梭對接用的對接艙.美國太空梭共拜訪空間站11次.和閏號首模塊於1986年2月19日發射升空其後至1996年的十年時間之間,其他多個模塊相繼升空.
2000年底俄羅斯宇航局因和平號部件老化(設計壽命10年)且缺乏維修經費,決定將其墜毀.和平號最終於2001年3月23日墜入地球大氣層,碎片落入南太平海域中.和平號的研究任務今後由國際太空站所取代
美國天空實驗室
美國在1973年5月14日發射成功一座叫天空實驗室的空間站,它在435千米高的近圓空間軌道上運行,先後接待3批9名宇航員到站上工作。這9名宇航員到站上工作。這9名宇航員在站上分別居留28天,59天和84天。天空實驗室全長36米,最大直徑6.7米,總重77.5噸,由軌道艙,過渡艙和對接艙組成,可提供360立方米的工作場所。1973年5月25日,7月28日和11月16日,先後由阿波羅號飛船把宇航員送上空間站工作。在載入飛行期間,宇航員用58種科學儀器進行了270多項生物醫學,空間物理,天文觀測,資源勘探和工藝技術等試驗,拍攝了大量的太陽活動照片和地球表面照片,研究了人在空間活動的各種現象。1974年2月第三批宇航員離開太空返回地面后,天空實驗室便被封閉停用,直到1979年7月12日在南印度洋上空墜入大氣層燒毀。它在太空運行2249天,航程達14億多千米。
聯盟號載人飛船
前蘇聯的空間站上天以來,一直與聯盟號系列載人飛船和進步號系列貨運飛船一起,共同組成軌道聯合體執行載入航天飛行任務。
聯盟號系列載人飛船已更換三代,作為空間站的載人工具。從聯盟10號開始,到1993年底共有30艘聯盟號,14艘聯盟T號,17艘聯盟TM號飛船載人到空間站上開展太空科學考察活動。第一代聯盟號,主要用於試驗載人飛船與空間站的交會,對接和機動飛行,為載人到空間站活動打下了堅實基礎;第二代聯盟T號,改進了座艙設施,提高了生命保障系統的可靠性和生活環境的舒適性;第三代聯盟TM號,又改進了會合,對接,通信,緊急救援和降落傘系統,增加了有效載荷。經過改進的聯盟TM號飛船總重7噸,長約7米,翼展10.6米,載3名宇航員和250千克貨物最大改進是對接系統,可以在任何姿態下與和平號空間站對接,無需空間站做機動飛行和調整姿態。
進步號貨運飛船
進步號系列貨運飛船執行向空間站定期補給食品,貨物,燃料和儀器設備等任務。到1993年底,已發展兩代,共發射進步號42艘,進步M號20艘。它與空間站對接完成裝卸任務后即自行進入大氣層燒毀。這種飛船由儀器艙,燃料艙和貨艙組成,貨艙容積6.6立方米,可運送1.3噸貨物,燃料艙帶1噸燃料。它可自行飛行4天,與空間站對接飛行可達2個月。

6中國空間站展望

中國將於2010年—2011年底發射天宮一號目標飛行器,天宮一號的重量有8噸,類似於一個小型空間實驗站,在發射天宮一號之後的兩年中,中國將相繼發射神舟8、9、10號飛船,分別與天宮一號實現對接。
中國有望於2014年用「長征五號」把中國空間站送上太空,中國最終將建設一個基本型空間站。
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中國首個空間站大致包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個用於實驗等功能的其他艙,總重量在100噸以下。其中的核心艙需長期有人駐守,能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。具備20噸以上運載能力的火箭才有資格發射核心艙。為此,中國將在海南文昌新建第四個航天發射場,可發射大噸位空間站。
據透露,中國的首個空間站建成后,其核心艙可以不斷加艙。屆時,每年將往空間站發射若干個航天器。
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據了解,2008年9月25日發射的「神舟七號飛船」,作為第二階段的第一項實驗,實現了航天員的出艙行走。隨後的「神八」、「神九」飛船將不再載人,旨在發射目標飛行器,實現無人對接。而之後的「神十」將再次載人上天並實現有人對接。這些飛船都是為了在太空建設短期有人照料的空間站而服務的。

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