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更多>上世紀(jì)70年代開始,從前蘇聯(lián)發(fā)射“禮炮-1”號到“禮炮-5”號、美國“天空實驗室”、前蘇聯(lián)和俄羅斯“和平號”空間站,人類發(fā)射了一代到三代空間站,使人類在太空中長期駐留成為可能。
上世紀(jì)80年代,美國提出規(guī)模龐大的“自由”號空間站計劃,但是當(dāng)時美國太空計劃的重點是航天飛機,所以這方面是經(jīng)驗不足的。前蘇聯(lián)解體后,由于俄羅斯缺乏這方面航天投入的資金,因此選擇了和美國合作,這就使國際空間站成為可能。
1993年,國際空間站由美國、俄羅斯、11個歐洲航天局成員國、日本、加拿大和巴西共16個國家聯(lián)合開始建造,是迄今世界上最大的航天工程。國際空間站的基本架構(gòu)是在美國“自由”號空間站,前蘇聯(lián)的“和平-2”號空間站的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,是第四代空間站。
1998年,俄羅斯發(fā)射了國際空間站的第一個艙段——“曙光”號艙。之后,美國利用航天飛機將國際空間站的第一個節(jié)點艙——“團結(jié)”號發(fā)射到太空,并且和“曙光”號對接在一起,形成了基本構(gòu)形。之后,俄羅斯又發(fā)射了國際空間站的核心艙“星辰”號,它通過交會對接,和“曙光”號和“團結(jié)”號形成組合體,就具備了人類居住的條件。
因此,在2000年以后,國際空間站迎來了第一個乘組,美國和俄羅斯的三名宇航員,第一次進駐國際空間站,此后空間站不斷地進行擴展。
國際空間站總體設(shè)計采用桁架掛艙式結(jié)構(gòu),即以桁架為基本結(jié)構(gòu)。大體上看,國際空間站可視為由兩大部分立體交叉組合而成:一部分是以俄羅斯的多功能艙為基礎(chǔ),通過對接艙段及節(jié)點艙,與俄羅斯服務(wù)艙、實驗艙、美國實驗艙、日本實驗艙、歐空局的“哥倫布”軌道設(shè)施等對接,形成空間站的核心部分;另一部分是在美國的桁架結(jié)構(gòu)上,裝有加拿大的機械臂服務(wù)系統(tǒng)和空間站艙外設(shè)備,在桁架的兩端安裝四對大型太陽能電池帆板。這兩大部分垂直交叉構(gòu)成“龍骨架”,不僅加強了空間站的剛度,而且有利于各分系統(tǒng)和科學(xué)實驗設(shè)備、儀器工作性能的正常發(fā)揮,有利于宇航員出艙裝配與維修等。其中,大型太陽能電池帆板通過軸轉(zhuǎn)動,始終朝向太陽的方向,以獲得最優(yōu)的能源供應(yīng)。
歐洲航天局在空間站上配置了一個稱之為“穹頂”號的艙段,它有7面巨大的玻璃,宇航員可以通過這些巨大的玻璃窗欣賞地球的美景。這樣一些巨大艙段使整個空間站的重量達到了400多噸,可以進行非常全面的科學(xué)研究。
經(jīng)過十多年的建設(shè),國際空間站于2010年完成建造任務(wù),轉(zhuǎn)入全面使用階段。裝配完成后的國際空間站長108米,寬88米,大致相當(dāng)于兩個足球場大小,是有史以來規(guī)模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目,運行在傾角為51.6°、高度約400公里的軌道上,可供6至7名航天員在軌工作。其科學(xué)實驗項目涵蓋物理科學(xué)、生物學(xué)與生物技術(shù)、技術(shù)開發(fā)與驗證、人體研究、地球與空間科學(xué)以及教育活動與推廣6大研究領(lǐng)域。
國際空間站上,最大的科學(xué)儀器是由美籍華人丁肇中教授牽頭研制的阿爾法磁譜儀,可以對反物質(zhì)和暗物質(zhì)等等進行研究。
國際空間站已經(jīng)在軌運行20多年,實際上目前也已經(jīng)接近生命末期。當(dāng)它經(jīng)過地球某個地區(qū)上空的時候,最大亮度可以超過-3等星,非常明亮。人類可以在地面上清楚看到它的軌跡,里面有三名以上的宇航員進行長期駐留、開展科學(xué)實驗,為人類自然科學(xué)和工程科學(xué)奠定了基礎(chǔ),也為人類走向更遠的深空奠定了基礎(chǔ)。
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專家簡介
楊宇光,中國航天科工集團二院研究員,國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席。
出? ?? 品:中國科協(xié) 光明網(wǎng)
監(jiān)?? ? 制:戰(zhàn)? 釗
策??? ?劃:宋雅娟
科學(xué)顧問:楊宇光
編??? ?導(dǎo):宋雅娟 武玥彤
攝??? ?像:肖春芳
后期制作:光明網(wǎng)科普事業(yè)部
[ 責(zé)編:趙清建]