太空中的人造岛

第二节　太空中的人造岛——宇宙空间站

宇宙空间站

宇宙空间站也称太空站、航天站或轨道站，是在固定轨道上长期运行的供宇航员长期居住和工作的大型空间平台。空间站是迎送宇航员和太空物资的场所，是环绕地球轨道运行的一种小型试验性科研与军事活动的空间基地，人们又称它为“宇宙岛”，通常由对接航舱、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。对接舱有多个对接口，其中一部分对接口用于停靠接送宇航员和运送物资的航天器，另一部分对接口为对接新舱体以扩大空间站做准备。气闸舱是宇航员在轨道上出入空间站的通道。轨道舱是宇航员在轨道上的主要工作场所。生活舱是宇舱员进餐、睡眠和休息的地方。后勤服务舱装有推进剂、水、气源和电源等设备，为整个空间站服务。

宇宙空间站上面有各种先进设备，其生活设施包括食品柜、电热器、饮水箱、睡铺、座椅、卫生间及淋浴装置等；文化设施包括专门收看地面电视节目的电视机、自行车练习器、综合练习器等，还有可靠的生命保障系统，包括大气再生器、水再生器等。目前，空间站只能一次性使用，一经发射入轨，就不能再回收使用。而宇航员往返于空间站以及给空间站运送所需物品，都需要靠航天飞机来完成。空间站上提供能维持人长期正常工作和生活的环境，能很好地维护人们进行各种工作所需的仪器设备以及各种为设备服务的装备，站内长期保持21℃室内气温，压力适宜，十分宜人，因此可以载着人长期飞行。

宇宙空间站照片

空间站与一般航天器相比，其有效容积大，可装载比较复杂的仪器，如长焦距照相机等，这样使得所获取的照片分辨率大大提高。由于空间站可以长期载人，许多仪器可由人直接操作，避免了机械动作带来的误差，因此可以完成比较复杂、非重复性的工作任务。

1971年4月19日，前苏联从拜科努尔航天中心，用“质子”号火箭，将世界上第一座空间轨道站“礼炮1号”送入了地球轨道。“礼炮1号”轨道站是为了纪念加加林飞行10周年而命名的。该站由轨道舱、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，运行在约200多千米高的轨道上，站上装有各种照相摄影设备和科学实验设备。“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”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”在完成其使命后于同年10月11日在太平洋上空坠毁。

“礼炮1号”空间站

自前苏联发射第一个空间站“礼炮1号”以来，已有一系列空间站相继进入到太空，包括“礼炮”2号～7号空间站。有数十批上百人次宇航员先后到达空间站上工作，进行了多次科学试验，取得了大量实验数据和宝贵的科学资料。前五座“礼炮”号空间站因只有一个对接口，只能与一艘飞船对接飞行，而站上携带的食品、氧、燃料等储备非常有限，所以空间站的飞行寿命都不长。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”号载人飞船外，还可与“进步”号货运飞船对接，用以补给各种生活必需品。“礼炮6号”累计载人飞行176天，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。“礼炮7号”空间站进入轨道飞行之后，接待了11批28名宇航员，其中包括第一位进行太空行走的女宇航员萨维茨卡娅。1984年，宇航员基齐姆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”空间站载人飞行累计达800多天，直到1986年8月才停止载人飞行。

“天空实验室”空间站

美国也于1973年5月14日发射了名为“天空实验室”的空间站，它运行于435千米高的近圆形空间轨道。“天空实验室”全长36米，最大直径6.7米，重77.5吨，由轨道舱、过渡舱以及对接舱组成，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，“阿波罗”号飞船先后把三批宇航员送上空间站，进行了生物医学、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，研究人在空间活动中的各种现象。1974年2月第三批宇航员离开太空返回地面后，由于“天空实验室”轨道不断降低，空间站内的仪器失灵，于是被迫封闭停用，直到坠入大气层烧毁。它在太空运行2249天，环绕地球34981圈，航程达14亿多千米。

1983年11月28日，美国又发射了“空间实验室”航天站。在紧接着的1984年，美国提出了“建造永久性的宇宙空间站”计划，这一计划立刻得到了日本、加拿大和欧洲空间局的热烈响应。1988年9月，有关各国签订了“建造永久性的宇宙空间站”的合作协议书。1993年9月，俄罗斯也加入了这个多边计划。1994年3月，在美国休斯敦，美、俄、日、加和欧洲空间局的代表，正式通过了建造宇宙空间站计划方案的决定。

这个以美、俄国为中心联合建造的宇宙空间站，计划分三个阶段共用10年时间来完成。第一阶段从1994年开始，美国宇航员在“和平”号空间站进行长期适应能力的训练。美国航天飞机为“和平”号运送新的太阳能电池板，以缓解电力不足。俄则为“和平”号扩增两个分别装有美俄航天设备的实验舱，使美国可进行大规模的空间科学实验。

“和平”号空间站太空全貌

知识链接

“和平号”呈现为阶梯形圆柱体，全长13.13米，最大直径4.2米，重21吨，预计寿命10年。它是由工作舱、过渡舱、非密封舱三个部分组成的， 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、四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，可独立完成太空机动飞行，包括工艺生产实验舱、天体物理实验舱、生物学科研究舱和医药试制舱。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。在空间站中，宇航员们进行了天体物理、生物医学、材料工艺实验和地球资源勘测等科学考察活动。

第二阶段从1997年开始。俄罗斯发射一个与“和平”号核心舱类似的大型舱体，作为联合空间站的基础，为空间站提供导航和轨道控制系统。然后再发射美国的实验舱和两艘“联盟”号载人飞船，与核心舱对接，构成一个过渡性的空间站。“联盟”号则作为宇航号返回地面的紧急救援舱。这个阶段用美国航天飞机和俄国“质子”号火箭来输送人员及物资，并试验未来空间站的能力。这一阶段是多国合作过程中的关键阶段。

第三阶段从1998年开始到2004年结束。这期间要将美国的居住舱、欧洲空间局和日本的实验舱及加拿大的遥控机械臂送上轨道，最终完成空间站组装。

宇航员太空行走。

受美国影响，日本将缩小宇宙空间站建设计划。与此同时，日本文部科学省呼吁美国政府，不要独断专行地缩小建设计划，而应该和其他参加国进行协商。于是，国际空间站的建立又提上了日程。国际空间站是建造中的新一代空间站，它以美国和俄罗斯为主，联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。此国际空间站从1994年开始，分多个步骤建设安装，至2006年全部建成。建成后空间站长110米，宽88米，质量超过400吨，是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体，可供6～7名宇航员同时在轨工作。

国际空间站

宇宙空间站就像是太空中的一座座设施齐全的人造岛，现已用在医药、生物、地球资源勘测、军事侦察和大地测量等多领域，它的建立扩大了航天技术应用、空间资源开发的范围和规模，对国民经济、军事和科学研究均有重大意义。