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下世纪竣工的阿尔法国际空间站

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

下世纪竣工的阿尔法国际空间站

 

现在投入使用的只有俄罗斯的“和平号”空间站。曾经使用过的空间站

有天空实验室、空间实验室—1、礼炮号系列等。目前正在紧锣密鼓地研制,

并将下世纪竣工的永久性空间站,是许多国家正在联合开发的阿尔法国际空

间站。

天空实验室于 1973 年发射上天,它的第一部分包括装配好的轨道工场、

太阳望远镜、过渡舱、多用途对接舱。随后,阿波罗飞船被送上轨道,并与


天空实验室对接,三名宇航员进入轨道工场。28 天后,阿波罗飞船分离并返

回地面。天空实验室的寿命不长,由于 70 年代太阳活动强烈,引起高层中大

气分子密度加大,大空实验室轨道下降。1979 年 7 月,天空实验室坠毁到南

半球印度洋澳大利亚西部地区。

天空实验室的轨道工场是最基本部件,它由土星火箭的未级改装而成。

轨道工场有卧室、餐室、工作室、盥洗室,环境优雅,室温适中。和轨道工

场相接近的是过渡舱,它是实验室的控制中枢,里面装有电力控制和分配系

统、数据处理系统、通信设备等。与过渡舱相接的是多用途对接舱,说它多

用途,是讲它除了能对接外,还可以贮藏各种实验设备和胶卷暗盒。多用途

对接舱上面有一个太阳望远镜,可以拍摄太阳活动的各种照片。

天空实验室的电力由太阳能电池和蓄电池供给。天空实验室具有一定的

应急营救能力,整个实验室每批三名宇航员中就有一名技术专家。他们进行

了天体物理、生物医学等方面的试验,共获得了七万米长的数据磁带、数万

张照片,成果丰富。

1983 年 11 月 28 日,美国哥伦比亚号航天飞机升空。这次飞行非同寻常,

因为航天飞机货舱中装有一个大型组合式空间站——空间实验室—1 号。此

空间站是欧洲空间局花了十多亿美元,十多年时间研制出来的新型空间站。

空间站首次飞行就搭有六名乘员,其中还有一名前联邦德国物理学家。

“空间实验室—1 号”,按“模块式”结构设计,各种部件可以重复使

用,又可以灵活搭配组合。此空间站由密封舱和仪器托盘两部分组成。密封

舱内注有空气,宇航员不穿宇宙服也可以安然工作。密封舱分两节,共有 5.4

米长。内部空间 44 立方米。托盘其实是个宽约四米,长约两米的金属构架,

为“露天”工作的观测仪器使用。

“空间实验室—1 号”,整个飞行过程都是在航天飞机中进行的。说到

底它还不能称作是一个真正的空间站,但它进行的各种实验与空间站相似。

而且更重要的是,“空间实验室—1 号”,可以重复使用,这就使它的功能

更胜一筹。

“空间实验室—1 号”,进行了 14 个欧洲国家提出的各个项目试验。这

些项目包括宇宙医学、宇宙生物学、天文学、太阳物理、等离子物理、大气

物理、地球观测以及空间加工等,取得的成果也不小。

1971 年 4 月,前苏联用“质子号”火箭发射了世界上第一座空间站“礼

炮—1”号。以后前苏联相继发射了系列礼炮号空间站。1977 年 9 月以前发

射的礼炮号均可以看作是前苏联第一代空间站。这些空间站由工作舱、生活

舱、服务舱三部分组成。但都只有 1 个对接舱口,居住空间很窄,只有  100

立方米。

1977 年 9 月苏联发射的“礼炮 6 号”是其第二代空间站。它最大的改进

是,在站体前部有两个对接舱口,可以同时连接一个联盟号飞船和一个进步

号载货飞船,对接后的总长可达 30 米。礼炮 6 号的工作舱是其中心,舱内有

各种仪器设备,还包括体育锻炼的设施、卫生设备和两台遥控照相机。

礼炮 6 号进行过一些科学研究、军事侦察活动。比如,宇航员曾用望远

镜观察了天狼星、银河系中心、猎户星的运动情况,也做过焊接、制成新型

合成材料的试验。甚至蝌蚪在空间繁殖规律也了解得清清楚楚。礼炮 6 号于

1982 年 7 月 29 日在大气中烧毁。

和平号空间站是前苏联第三代空间站,也是目前世界上唯一长期性、可


重复使用和扩大功能的空间站。该站有八台计算机,自动化程度大为提高;

并且它增加了六个对接接合器,可以同时与六个宇宙飞船相接。新联盟号密

封舱“联盟—TM”、进步号无人载货飞船,及其他多用途宇宙运载工具均可

与之交合对接。

1988 年 4 月,新建的“和平号”增加了一个服务舱,服务舱有一个舱口

通向一个小运载工具,供驾驶员在站外工作。“和平号”布置得舒适优雅,

每一名宇航员有自己的小舱和睡袋,宇航员也可以随时与地面亲戚朋友保持

广泛的联系,“和平号”空间站也有一些开展科学试验的功能舱,如量子 1

号、量子 2 号、晶体舱、光谱舱等。

“和平号”轨道站发射时并不载人。1983 年 3 月 13 日,前苏联发射了

“联盟 T15 号”宇宙飞船,两天后与“和平号”对接成功,宇航员进入轨道

站。从此,“和平号”轨道站宾客源源不断,而一系列的新的工作也大面积

地开展起来,例如:

1992 年,俄罗斯研制了一个叫“新光”的“人造月亮”装置,它主要由

一个抛物面反射镜和一个自动旋转的姿控支持结构组成。 1993 年 2 月 4 日,

对接后的“和平号”空间站分离了“进步  M—15 号”无人货运飞船和“新

光号”装置。于是莫斯科时间四点左右,在俄罗斯北部、加拿大、中国北方

出现了一个飞逝而过的“光带”,这个“光带”就是“新光”反射太阳光的

杰作。五个小时后,“新光”装置被抛入大气层烧毁。

再如 1995 年 2 月 3 日、6 月 29 日和 11 月 15 日,当代世界上最大的

两个载人航天器——美国的航天飞机与俄罗斯的“和平号”空间站实现了两

次空间对接,对接后的载人航天复合体分别飞行了五天和三天,标志着国际

空间合作进入到一个新的阶段。

不管怎么说,“和平号”空间站,特别是与飞船、航天飞机组成轨道联

合体后,每一个飞行器都可以作为一个独立的空间,各自完成不同的任务,

其工作能力远非昔日可比。

阿尔法国际空间站是在“自由号”空间站计划上发展起来的。早在 1984

年,美国前总统里根就宣布要研制一个永久性载人空间站,并将于 1994 年投

入使用。可是星移斗转,到 1992 年时,美国国会认为“自由号”空间站投资

过巨,规模过大,要求航天局修改计划。美国航天局不久提出了新空间方案,

但预算经费仍然高达 300~400 亿美元。美国国会否定了这个方案。后来几经

周折,到 1993 年 2 月,美国总统克林顿提出新的方案,得到国会批准。

根据方案,1993 年 9 月美俄两国签署了一项航天合作协议,决定两国在

“自由号”和“和平号”的基础上建立一个真正的国际空间站——“阿尔法

号”国际空间站。参与“阿尔法”国际空间站研究的有美、俄、日、加拿大

和欧洲空间局。

“阿尔法号”国际空间站总长约 88 米,最大宽度(包括太阳能电池翼展)

为 110 米,总重达 415 吨;轨道平均高度为 354 公里(装配轨道)、476 公

里(工作轨道);电源总功率为 110 千瓦,航天人数可达六人。“阿尔法号”

空间站由六个实验舱、一个居住舱、二个节点舱、服务系统和运输系统组成。

实验舱,包括一个美国实验舱、一个欧空局附加实验舱、一个日本实验

舱、三个俄罗斯研究舱等。

居住舱由美国研制,包括厨房、洗脸间、洗澡间、卧室和医疗设施。

节点舱由美国研制,分别有仓库、电力调节器等。


服务系统包括三部分。加拿大移动服务系统,其主要部件是一个长 16.8

米的机械臂;俄罗斯功能货舱,内装有能源模块、备用燃料和推进装置等;

俄罗斯服务舱,其内有推力器、居住设施(包括卫生间)、生命保障系统。

运输系统主要包括三部分。科学电力平台,可提供电力、进行姿态控制

和热控制,由“天顶号”运载火箭发射;乘员运输器,有俄罗斯“联盟 TM

号”宇宙飞船、“进步号”运货飞船。

根据计划安排,“阿尔法号”国际空间站的研制过程分三个阶段。一是

初步准备阶段,大约从 1994 年 12 月到 1997 年 11 月,在这一阶段将要进行

7~10 次美俄在“和平号”空间站上的联合飞行。这一阶段进展比较顺利。

1994 年 2 月俄罗斯宇航员克里卡廖夫搭乘美国航天飞机,拉开了合作序幕。

1995 年 3 月 14 日,美国宇航员诺曼・萨加德和俄罗斯航天员一起乘坐“联

盟” TM 飞船入轨,并与“和平”号空间站进了对接和飞行。1995 年 6 月 27

日,美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机与俄罗斯“和平号”空间站对接,交换

成员,运输物资。

第二阶段是装配阶段,大约从 1997 年 11 月开始,俄罗斯将用“质子号”

运载火箭发射俄制的功能货舱;此后再连续发射四次,空间站具有居住条件

后,将与“联盟号”飞船对接。1999 年 3 月,实验舱也要发射入轨并完成对

接。据此,13 个科学研究机柜和 10 千瓦电力能满足三名航天员工作需求。

最后是完成阶段,约到 2002 年 6 月为止。在此期间的 60 次发射入轨中,

美国将于 1999 年发射太阳能电池阵模块,2002 年航天飞机要运送美制的居

住舱入轨。

另外,欧洲空间局也在研制一种货运飞船,叫太空拖船。此船两端为圆

柱形设备舱和动力舱,中间为燃料箱平台。它能在国际空间站停留半年以上,

既能为空间站运送航天员生活必需品、科研设备,还可以带上空间站燃料—

—推进剂。

“哥伦市”轨道舱的出现或许是个意外。欧洲空间局在 80 年代决定参与

国际空间站计划后,就制定了一个庞大的载人航天计划,这其中仍有“哥伦

布”自由飞行平台的内容。“哥伦布”自由飞行平台本质上是个空间站。但

欧洲空间局加入到“阿尔法”国际空间站计划之中后,平台计划被砍掉了,

“哥伦布”轨道舱却被保留下来。

“哥伦布”轨道舱是一个圆柱形密封增压实验舱,长约 8.5 米,外部直

径 4.1 米,重约 9.7 吨,其中有材料科学、生物科学、流体科学的实验室。

显然,“哥伦布”轨道舱本质上是一个小型空间站,但它是未来先进的空间

站之一,也是“阿尔法”国际空间站不可缺少的一部分。

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