国际空间站

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国际空间站(International Space Station),简称ISS,是一个由六个国际主要太空机构联合推进的国际合作计划。这六个太空机构分别是美国国家航空航天局俄罗斯联邦航天局欧洲航天局日本宇宙航空研究开发机构、加拿大国家航天局和巴西航天局。参与该计划的共有16个国家或地区组织,以美国、俄罗斯为首,其他4个重要成员是欧空局、日本、加拿大和巴西[1] 。欧空局成员国中参与到国际空间站计划的国家有:比利时、丹麦、法国、德国、意大利、挪威、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国,其中英国是项目开始之后参与进来的。[2]
另外,该词汇也指运行于距离地面400公里的地球轨道上的该计划所属航天器[1]
国际空间站的设想是1983年由美国总统里根首先提出的,经过近十余年的探索和多次重新设计,直到苏联解体、俄罗斯加盟,国际空间站才于1993年完成设计,开始实施[1]
中文名
国际空间站
外文名
International Space Station
质量
369,914公斤
长 度
51米
宽 度
109米
加压空间
837立方米
大气压力
101.3千帕
近地点
379.7千米
远地点
403.8千米
轨道周期
90分钟
轨道倾角
51.6度

名称来历 编辑

名字“国际空间站”(英语:International Space Station, ISS;
国际空间站 国际空间站
俄文:Международная Космическая станция, МКС)是不同命名之间妥协的产物。国际空间站最初提议的名字是“阿尔法空间站(Alpha)”,但是遭到俄罗斯的反对,俄方认为这样的命名暗示国际空间站是人类历史上第一个空间站,可是事实上苏联以及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。
俄罗斯提议将空间站命名为亚特兰大(英文:Atlanta),但是这个议案遭到美国的反对,美方认为亚特兰大的读音和拼写太接近传说中沉没的大陆“亚特兰蒂斯”,其中似乎隐含了不祥的征兆,而且亚特兰大这个名字也容易与美国的一架航天飞机“亚特兰蒂斯号”航天飞机相混淆。
虽然国际空间站的命名没有采用最初提出的阿尔法空间站,但是空间站的无线电呼号却是阿尔法(Alpha),这个呼号是空间站第一批乘员登站时确定的,当时国际空间站的名字仍然未定,时任NASA主席的丹尼尔·戈登(Daniel S. Goldin)便给空间站取了一个临时呼号阿尔法,这个呼号最后沿用下来,成为空间站的正式电台呼号。

建造历程 编辑

参与国家

该空间站以美国、俄罗斯为首,包括加拿大、日本、巴西和欧空局等
国际空间站 国际空间站
共16个国家参与研制。
中国参与国际空间站遭到美国的反对,国际空间站筹划建设时美国反对邀请中国参与,所以中国没有成为国际空间站的启动方。美国认为太空空间站技术有军事用途,所以反对中国加入。
但是,中国计划于2022年左右建成自己的空间站。

建造阶段

国际空间站计划的前身是美国国家航空航天局的自由空间站计划,这个计划是1980年代美国战略防御计划的一个组成部分。在1987年12月1日NASA宣布波音公司、通用电气公司、麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造空间站的订单。老布什执政期间,星球大战计划被搁置,自由空间站也随之陷入停顿,1993年时任美国总统的比尔·克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下,自由空间站重获新生,NASA开始与俄罗斯联邦航天局接触,商谈合作建立空间站的构想。
国际空间站计划分三阶段进行:
第一阶段
19
国际空间站站徽 国际空间站站徽
94年至1998年为第一阶段——准备阶段。已顺利完成第一阶段的任务。(主要进行了9次美国航天飞机与俄罗斯和平号空间站的交会对接,取得了宝贵的经验)
从1994年至1998年,美、俄两国完成航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站的9次对接飞行。美国宇航员累计在“和平”号空间站上工作2年,取得了航天飞机与空间站交会对接以及在空间站上长期进行生命科学、微重力科学实验和对地观测的经验,可降低国际空间站装配和运行中的技术风险。
1998年11月20日,国际空间站的第一个组件——曙光号功能货舱(美国出资,俄罗斯制造)发射成功,标志着国际空间站正式进入第二阶段——初期装配阶段。空间站的各个组件大多由NASA的航天飞机进行运输,由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务,宇航员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。国际空间站的装配完成了一半,能够支持3名宇航员,到国际空间站完全完成之后,根据其设计共可以提供7名宇航员同时工作和生活。
第二阶段
此后,国际空间站的第2个组件——美国团结号节点舱于1998年12月4日由奋进号航天飞机送入轨道,并于12月7日与曙光号成功对接。第2阶段的主要目标是建成1个具有载3人能力的初期空间站。
国际空间站机件组装图 国际空间站机件组装图
1998年至2001年,国际空间站达到有3人在轨工作的能力。1998年11月20日,俄罗斯从哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场用“质子”号火箭将国际空间站的第一个部件“曙光”号多功能货舱(FGB)发射入轨,从而拉开了国际空间站在轨装配的序幕。同年12月4日,美国“奋进”号航天飞机将国际空间站的第二个部件“团结”号节点舱送入轨道,并于12月6日成功地与“曙光”号对接;2000年7月12日,国际空间站的核心组件、俄罗斯建造的“星辰”号服务舱发射入轨,同年11月2日,首批3名宇航员进驻空间站,国际空间站开始长期载人,11月30日,美国“奋进”号航天飞机为国际空间站送去两块翼展达72米、最大发电量为65千瓦的大型太阳能电池帆板;2001年2月7日,美国的“命运”号实验舱由“亚特兰蒂斯”号航天飞机送入轨道,4月23日,加拿大制造的遥操作机械臂与国际空间站顺利对接,7月12日,美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机又把供宇航员出舱活动的“气闸舱”送入轨道。至此,美国和俄罗斯等国经过航天飞机、“质子”号火箭等运输工具15次的飞行,完成了国际空间站第二阶段的装配工作。
第三阶段
第三阶段(2000年~2011年)为最终装配和应用阶段。国际空间站建成后,可载6人,工作寿命为15~20年。
宇航员在国际空间站工作 宇航员在国际空间站工作
2001年至2006年,国际空间站完成装配,达到6~7人长期在轨工作的能力。此阶段先组装美国的桁架结构和俄罗斯的对接舱段,接着发射日本实验舱和欧空局的哥伦布轨道设施等。
国际空间站的预算远远超过了NASA最初的预计,其建造时间表也比预定的要晚,主要原因就是2003年初发生的哥伦比亚号航天飞机失事事件之后,美国宇航局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里,空间站的人员和物资运输完全依赖俄罗斯的联盟号飞船,空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。按照预定计划,空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在2006年恢复,但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114飞行任务完成后,由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落,NASA再次停飞所有航天飞机,这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。
装配完成后的国际空间站长110米,宽88米,大致相当于一个足球场大小,总质量达400余吨,将是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天宫,运行在倾角为51.6°、高度为397公里的轨道上,可供6~7名航天员在轨工作,之后国际空间站将开始一个为期10~15年的永久载人的运行期。
按照计划,建造整个国际空间站共需要超过50次太空飞行和组装,整个建造工作完成后,国际空间站将会有1200立方米的内部空间,总重量419000公斤,总输出功率达到110千瓦,衍架长度108.4米,舱体长度74米,额定乘员6人。
2006年11月15日,国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清晰度电视直播,并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清晰度电视直播画面。直播节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯·阿莱格里亚,摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套直播系统名为太空视频网关,直播的清晰度可以达到普通模拟视频的6倍。
2007年1月31日,国际空间站第14长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯·阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统,完成了一些电路接
熄灯后的国际空间站
熄灯后的国际空间站 (5张)
线工作,使对接的航天飞机能接入并使用站上新太阳能电池板提供的电力,将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃掉,然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收。
2月4日美国东部时间上午8时38分,这两名宇航员再度出舱,进行约7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入永久系统,对一个废弃的氨水冷却设备进行清理。
同年2月8日,这两名宇航员完成了6小时40分钟的第三次太空行走,将空间站外的两个大型遮蔽罩移除丢弃,并安装货物运输机的几个附属装置。同年2月22日,国际空间站飞行工程师、俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林和洛佩斯·阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外太空行走,修复了对接在空间站上的进步M-58飞船的一处未能收拢的天线。
2007年10月30日,美国“发现号”航天飞机号太空人日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时,电池板出现破裂,美国国家航空航天局(NASA)科学家检视电池板破损处,了解造成原因。
2011年美国航天飞机全部退役又重启太空船对接计划。
2011年12月最后一个组件发射上天,完成组装工作。

组装计划

国际空间站在组装阶段,其主要设施由俄罗斯的质子号火箭、欧空局阿里安5号火箭以及美国的航天飞机发射运送。组装完成后的运输工作由美国的航天飞机、猎户座号飞船以及俄罗斯的联盟-TM飞船及进步号货运飞船完成。美国还计划研制一种有升力的救生飞船参与工作。
到2000年7月为止,国际空间站已有3个舱送入太空,即俄罗斯提供的功能货舱、服务舱和美国提供的节点1号舱。按计划,此后还将陆续发射加拿大制造的遥控机械臂、美国的中央桁架和节点2号舱、日本的实验舱和站外暴露平台、欧空局的实验舱和美国的居住舱等。预计在2011年年底将完成全站的组装任务。 [3]

结构功能 编辑

主要结构

国际空间站总体设计采用桁架挂舱式结构,即以桁架为基本结构,增压舱和其它各种服务实施挂靠在桁架上,形成桁架挂舱式空间站。其总体布局如图所示。大体上看,国际空间站可视为由两大部分立体交叉组合而成:一部分是以俄罗斯的多功能舱为基础,通过对接舱段及节点舱,与俄罗斯服务舱、实验舱、生命保障舱、美国实验舱、日本实验舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施。
等对接,形成空间站的核心部分;另一部分是在美国的桁架结构上,装有加拿大的遥操作机械臂服务系统和空间站舱外设备,在桁架的两端安装四对大型太阳能电池帆板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”,不仅加强了空间站的刚度,而且有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥,有利于宇航员出舱装配与维修等。
  国际空间站的各种部件是由合作各国家分别研制,其中美国和俄罗斯提供的部件最多,其次是欧空局、日本、加拿大和意大利。这些部件中核心的部件包括多功能舱、服务舱、实验舱和遥操作机械臂等。俄罗斯研制的多功能舱(FGB)具有推进、导航、通信、发电、防热、居住、贮存燃料和对接等多种功能,在国际空间站的初期装配过程中提供电力、轨道高度控制及计算机指令;在国际空间站运行期间,可提供轨道机动能力和贮存推进剂。俄罗斯服务舱作为国际空间站组装期间的控制中心,用于整个国际空间站的姿态控制和再推进;它带有卫生间、睡袋、冰箱等生保设施,可容纳3名宇航员居住;它还带有一对太阳能电池板,可向俄罗斯部件提供电源。实验舱是国际空间站进行科学研究的主要场所,包括美国的实验舱和离心机舱、俄罗斯的研究舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施和日本实验舱。舱内的实验设备和仪器大部分都是放在国际标准机柜内,以便于维护和更换。加拿大研制的遥操作机械臂长17.6米,能搬动重量为20吨左右、尺寸为18.3米×4.6米的有效载荷,可用于空间站的装配与维修、轨道器的对接与分离、有效载荷操作以及协助出舱活动等,在国际空间站的装配和维护中将发挥关键作用。 [4]

主要构件

国际空间站由下列部分组成:俄罗斯"进步-M45"、
国际空间站结构 2012 国际空间站结构 2012
"联盟-TM23"、"进步-M-C01"飞船,俄罗斯的"晨星"号服务舱、"曙光"号工作舱,美国的"团结"号连接舱和"女神"号实验舱、俄"黎明"号小型实验舱等。
空间站共有俄罗斯、美国、欧盟和日本发射的13个舱,重量400吨。
"曙光"号工作舱
"曙光"工作舱是国际空间站的第一个组件,由俄罗斯赫鲁尼切夫空间中心和美国波音公司共同研制而成。根据1995年8月签订的合同,赫鲁尼切夫中心负责货运舱的设计、生产和试验。赫鲁尼切夫中心于1996年11月27日,即比预定发射时间提前一年完成"曙光"号工作舱的组装工作。但由于国际空间站的其他一些部件没有完工,"曙光"号被两度推迟发射。
"曙光"号重量为24.2吨(其中包括4.5吨燃料),长13米,内部容积约72立方米(可用面积为40平方米)。它可以在不补充燃料的情况下连续飞行430昼夜。
"曙光"号一个与和平号空间站类似的大型舱体,用作空间站的基础,能提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压的小气候环境等多种功能。它由和平号空间站上的晶体舱演变而来,设计寿命13年,电源最大功率为6千瓦,装有可接4个航天器的对接件。
1998年11月20日,俄罗斯"质子-K"号火箭把"曙光"号送入预定轨道。
"团结"号节点舱 (unity node module)
"团结"号节点舱是美国为国际空间站建造的第一个组件,也是国际空间站的第二个组件。
"团结"号节点舱耗资3亿美元,直径5米、长6米,设有6个舱门。它的作用是充当对接口,连接未来升空的其它舱。
1998年12月4日,"团结"号随美国"奋进"号航天飞机升空。12月6日,"团结"号与"曙光"号对接。
"星辰"号服务舱 (zvezda (star) service module)
"星辰"号服务舱由俄罗斯承建,是国际空间站的核心舱。"星辰"号长13米,宽30米,重19吨,造价为3.2亿美元。
服务舱由过度舱、生活舱和工作舱等3个密封舱和一个用来放置燃料桶、发动机和通信天线的非密封舱组成。生活舱中设有供宇航员洗澡和睡眠的单独"房间",舱内有带冰箱的厨房、餐桌、供宇航员锻炼身体的运动器械。舱体上设计的14个舷窗,可供宇航员眺望浩瀚的星空。
"星辰"号配有定位和电视联系系统,可保障服务舱与俄罗斯科罗廖夫地面飞行控制中心和美国休斯敦地面飞行控制中心的直接联系。
"星辰"号共有4个对接口,可用于接待载人飞船或货运飞船。
2000年7月12日,"星辰"号由"质子-K"火箭送入太空;26日,"星辰"号服务舱与国际空间站联合体对接。
"命运"号实验舱 (destiny laboratory module)
2001年2月7日,"命运"号实验舱随美国"阿特兰蒂斯"号航天飞机升空。"命运"号实验舱价值14亿美元,是国际空间站中最昂贵的组件。它由美国波音公司制造,形似圆筒,长9.3米、直径4.3米,重13.6吨,上有41.5万个零件。它不仅是未来空间站成员在接近零重力的状态下执行科学研究任务的基地,也将作为国际空间站的指挥和控制中心,是国际空间站6个实验室中最重要的实验舱之一。
"莱奥纳尔多"号多功能后勤舱 (leonardo multipurpose logistics module)
"莱奥纳尔多"号多功能后勤舱由意大利研制,价值1.6亿美元。它是一个由金属铝制成,长21英尺(约为6.4米)、直径为15英尺(约4.6米)的圆筒,分为16个货箱,能携带9.1吨货物。后勤舱可重复使用,其功能是为国际空间站运送必需的物资,再将空间站上的废弃物带回地面。
空气阻隔舱 (airlock)
空气阻隔舱又称压力舱,由金属铝制造,重约6吨,造价1.64亿美元。空气阻隔舱共有两个舱室,一个供宇航员执行太空行走任务之前更换宇航服,另一个为宇航员减压和漂浮到太空的接口。舱内有4个气罐,各重540千克,用于给空气阻隔舱加压。
2001年7月15日,空气阻隔舱由美国"阿特兰蒂斯"号航天飞机和国际空间站上的宇航员联合安装到空间站。空气阻隔舱是国际空间站与太空间的通道,是航天器有压空间与太空真空环境间的缓冲地带,它的安装使空间站内的宇航员不必再等航天飞机的到来就可以进行太空行走。
加拿大第二臂 (Canadarm2)
"加拿大第二臂"又被称为"大臂",由高强度的金属铝、不锈钢和环氧石墨制成,长19米,重量为1.63吨。
这只长约17米的巨型机械臂的设计概念是1984年美国前总统里根提议建设"自由"空间站时产生的,其最初研制目的是,在航天飞机不能自行与空间站对接时依靠机械臂将航天飞机拉到空间站旁。"加拿大第二臂"由加拿大研制,并由美国"奋进"号航天飞机于2001年4月19日携带升空,22日被安装到国际空间站上。与多次随航天飞机升空执行任务的小机械臂相比,它不仅比多次随航天飞机升空执行任务的"小臂"更长,也更结实、更灵活。
"码头"多功能对接舱 (mooring compartment module)
"码头"多功能对接舱由俄罗斯"能源"火箭航天公司研制,重约4吨,体积为13立方米。对接舱一端与"星辰"号服务舱连接,另一端的对接装置能与"进步"系列货运飞船和"联盟"系列载人飞船对接。对接舱的一侧还有一个隔舱,当宇航员穿上宇航服,调节好隔舱中的气压后,就可以打开隔舱门进行太空行走。多功能舱对接舱有助于增加国际空间站与地面间的货物、人员运输。
"码头"多功能对接舱于2001年9月17日安装到国际空间站。
"黎明"号小型实验舱
俄"黎明"号小型实验舱在2010年5月由美"阿特兰蒂斯"号航天飞机运送至国际空间站。"黎明"号实验舱长约7米,重约7.8吨,主要用于科学实验。
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构成组件

整个空间站由众多组件构成:
组件
航次
运载者
发射时间
长度
(m)
直径
(m)
质量
(kg)
曙光号功能货舱
1 AR
质子号
1998年11月20日
12.56
4.11
(加注燃料)19,323(空)7983
团结号节点舱(1号节点舱)
2A - STS-88
奋进号
1998年12月4日
5.49(含2个PAM)10.4
4.57
11,612
星辰号服务舱
1R
质子号
2000年7月12日
13.1
4.15
19,050
国际空间站Z1 衍架
3A - STS-92
发现号
2000年10月11日
4.9
4.2
9,978
国际空间站P6 衍架及太阳能电池板
4A - STS-97
奋进号
2000年11月30日
73.2
11.6
15,815
命运号实验舱
5A - STS-98
亚特兰蒂斯号
2001年2月7日
8.53(含通用对接机构)9.2
4.27
(空)13,547(满载)24,023
外部装载平台1(ESP-1)
5A.1 - STS-102
亚特兰蒂斯号
2001年3月13日
2.44
0.46
未知
移动维修系统- 空间站遥控机械臂(加拿大臂2)
6A - STS-100
奋进号
2001年4月19日
17.6
0.35
1,796
寻求号气闸舱(联合气闸舱)
7A - STS-104
亚特兰蒂斯号
2001年7月12日
5.64
4
6,064
码头号对接舱- 码头号气密及对接舱
4R - 进步-M-SO1
进步号
2001年9月14日
4.91
2.56
(发射时)4,350(轨道中)3,580
国际空间站 S0衍架
8A - STS-110
亚特兰蒂斯号
2002年4月8日
13.4
4.6
12,623
移动维修系统- 机械臂移动平台
UF-2 - STS-111
奋进号
2002年6月5日
5.7
2.9
1,450
国际空间站S1衍架
9A - STS-112
亚特兰蒂斯号
2002年10月7日
(与P1组合)13.7
4.6
12,554
国际空间站 P1衍架
11A - STS-113
奋进号
2002年11月23日
(与S1组合)13.7
4.6
14,003
外部装载平台2(ESP-2)
LF1 - STS-114
发现号
2005年7月26日
4.00
2.4
未知
国际空间站 P3、P4衍架及太阳能电池板
12A - STS-115
亚特兰蒂斯号
2006年9月9日
13.8
4.9
15,824
国际空间站 P5衍架
12A.1 - STS-116
发现号
2006年12月9日
3.4
4.5
1,864
国际空间站 S3、S4衍架及太阳能电池板
13A - STS-117
亚特兰蒂斯号
2007年6月8日
13.66
4.96
16,183
国际空间站 S5衍架
13A.1 - STS-118
奋进号
2007年8月8日
3.4
4.5
1,818
外部装载平台3(ESP-3)
13A.1 - STS-118
奋进号
2007年8月8日
4.9
3.65
3,400
和谐号节点舱(2号节点舱)
10A - STS-120
亚特兰蒂斯号
2007年10月23日
7.2
4.4
14,288
哥伦布实验舱
1E - STS-122
亚特兰蒂斯号
2008年2月7日
6.9
4.5
(空)10,300(发射)12,077
希望号日本实验舱- 实验储藏舱
1J/A - STS-123
奋进号
2008年3月11日
4.2
4.4
4,200
移动维修系统- 特殊微动作机械手
1J/A - STS-123
奋进号
2008年3月11日
3.67
2.30
1,560
希望号日本实验舱
1J - STS-124
发现号
2008年5月31日
11.19
4.39
14,787
希望号日本实验舱- 日本机械臂
1J - STS-124
发现号
2008年5月31日
10.0
0.35
780
国际空间站 S6衍架及太阳能电池板
15A - STS-119
发现号
2009年3月15日
13.84
4.97
14,089
希望号日本实验舱- 暴露实验平台
2J/A - STS-127
奋进号
2009年7月15日
5.20
5.00
4,082
迷你研究舱2 (探索号迷你研究舱)
5R - 进步-M-MIM2
进步号
2009年11月10日
4,00
2.6
3,670
宁静号节点舱(3号节点舱)
20A - STS-130
奋进号
2010年2月8日
6.706
4.480
19,000
穹顶舱
20A - STS-130
奋进号
2010年2月8日
1.500
2.955
1,880
微型研究舱1 (晨曦号微型研究舱)
ULF4 - STS-132
亚特兰蒂斯号
2010年5月14日
6.00
2.35
(发射时)8,056
5,075
莱昂纳多永久补给舱
ULF5 - STS-133
发现号
2011年2月24日
6.4
4.6
(发射时)12,816(空)9,896

主要功能

组装成功后的国际空间站将作为科学研究和开发太空资源的手段,为人类提供一个长期在太空轨道上进行对地观测和天文观测的机会。
在对地观测方
国际空间站——它让人类的美梦成真 国际空间站——它让人类的美梦成真
面,国际空间站比遥感卫星要优越。首先它是有人参与到遥感任务之中,因而当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时,在站上的航天员可以及时调整遥感器的各种参数,以获得最佳观测效果;当遥感器等仪器设备发生故障时,又可随时维修到正常工作状态;它还可以通过航天飞机或飞船更换遥感仪器设备,使新技术及时得到应用而又节省经费。用它对地球大气质量进行监测,可长期预报气候变化。在陆地资源开发,海洋资源利用等方面,也都会从中受益。国际空间站在天文观测上要比其他航天器优越得多,是了解宇宙天体位置、分布、运动结构、物理状态、化学组成及其演变规律的重要手段。因为有人参于观测,再加上空间站在太空的活动位置和多方向性,以及机动的观察测定方法,因而可充分发挥仪器设备的作用。通过国际空间站,天文学家不仅能获得宇宙射线亚原子粒子等重要信息,了解宇宙奥秘,而且还能对影响地球环境的天文事件(如太阳耀斑、暗条爆发等)作出快速反应,及时保护地球,保护在太空飞行的航天器及其成员。
国际空间站上的生命科学研究,可分为人体生命与重力生物学两方面:人体生命科学的研究成果可直接促进航天医学的发展,例如,通过多种参数来判断重力对航天员身体的影响,可提高对人的大脑、神经和骨骼及肌肉等方面的研究水平。重力生物学和材料科学的研究与应用有广阔的前景,而国际空间站的微重力条件要比和平号空间站和航天飞机优越得多,特别是在材料发展上可能起到一次革命性的进展。
仅就太空微重力这一特殊因素来说,国际空间站就能给研究生命科学、生物技术、航天医学、材料科学、流体物理、燃烧科学等提供比地球上好得多、甚至在地球无法提供的优越条件,直接促进这些科学的进步。同时,国际空间站的建成和应用,也是向着建造太空工厂、太空发电站,进行太空旅游,建立永久性居住区(太空城堡)向太空其他星球移民等载人航天的远期目标接近了一步,

研究进展

2014年从5月开始,国际空间站就开始了种植蔬菜的实验,如果成功了,那么美国宇航局可能创造历史,因为宇航员从来没吃过自己的太空种植的蔬菜,那些太空转基因的蔬果只提供给地面的科研机构。
空间站上的宇航员饮食问题目前已经得到了较好的解决,但仍然需要地面发射飞船进行补给,俄罗斯的货运飞船定期给空间站输送补给品,如果货运飞船没能进入轨道,那么宇航员的餐饮就要拮据了。现在,宇航员尝试自己在空间站上种植蔬菜,甚至可发展出自制的太空沙拉。
目前宇航员种植的蔬菜包括了西红柿、草莓等,但他们还将拓展自己的种植范围,可以种植各种各样的蔬果,之所以要在空间站上种植蔬菜,一来是因为这样可以解决自己的饮食问题,同时也可以研究太空种植蔬菜的方法,这可以不是单纯的科研产品,种植出来后需要自己消化掉。但是在微重力环境下种植蔬果存在许多问题,比如空间辐射可造成蔬菜变异,而且种植出来的蔬菜可能使其中的微生物变异,对人体构成危害。
通过此前的空间站蔬菜实验结果,美国宇航局禁止该机构的宇航员吃生菜,那些从空间站返回地面的蔬果出现不同程度的不可食用特征,最主要的还是空间辐射的问题,微重力环境使得蔬果长得不同地面种植。但是到今年年底,科学家开始测试新的空间站蔬果,目前宇航员已经开始了种植蔬菜行为。
宇航员在太空中的免疫力会出现下降,因此需要蔬菜来补充营养物质,如果不新鲜的蔬菜无法起到类似的效果。种植蔬菜时也会改善空间站的二氧化碳水平,可以帮助空气净化器过滤空间站上的异味,如果现在开始着手种植,那么等到生菜实验完全成功并制作成沙拉,可能还需要等上好几年的时间,这项实验也可以为未来登陆火星提供帮助。

站内生活

2014年6月17日,美国航空航天局(NASA)发布了一张国际空间站内的照片,两名来自美国的宇航员与一名德国宇航员通过笔记本观看巴西世界杯的比赛。而美国与德国将在小组赛中遭遇。
巴西世界杯正在如火如荼的进行中,全世界的球迷都在关注着这项4年一度的足坛盛事。其实在距离地面250英里的太空中,宇航员们也在关心着世界杯,三名“来自星星的球迷”还在国际空间站里观看了比赛直播。NASA在社交网络上晒出了一张照片,图片中三名宇航员观看了10分钟的世界杯直播。不过在这三名球迷之间有一个小小的尴尬,他们来自两个国家,分别是德国和美国,而这两支球队又被分在了同一小组,将为小组出线而展开争夺。

内部照片 编辑

2015年1月16日, 美国航空航天局发布一组距离地球320千米外国际空间站内部图片,使我们有幸看到遥远的太空里宇航员的真实生存环境。图中有缤纷的星空和闪耀的地球。但国际空间站内部细节却不常见。[5]
NASA发布国际空间站内景照片
  
图示为国际空间站内部操作台,巨大的透明窗以便宇航员观看外部情况,宇航员通过机械工作站操作图片右部的机械臂。机械臂被用于抓住来访货物输送机器并帮助宇航员进行太空行走。
大部分照片由内部八部装有不同镜头的相机拍摄,他们被宇航员调整为不同角度不同功能。
图为宇航员Sandy Magnus在国际空间站内工作。
Don Pettit这张照片摄于2012年登陆国际空间站时。宇航员按照要求拍摄地球与其周边环境的照片,同时记录重要科学数据,这项工作宇航员们已经进行了14年。
国际空间站内的工作人员必须时刻与空间站其他部分或进行太空行走的同事保持交流。
参考资料来源:[5]
  

安全事故 编辑

利弊争议
有很多对NASA持批评观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱,并且抑制了其他更有意义的计划。持有这种观点的人列举,花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一代人的时间,可以用来实施无数的无人太空任务,或者将这些时间和金钱花在地球上的研究中,也要比国际空间站更有意义。
空间站的支持者认为对于空间站的批评是目光短浅而且带有欺骗性的,支持者认为花费在载人空间探索上的巨额经费同样会给地球上的每个人带来切实的好处。有评估指出,国际空间站计划所开发的载人航天相关技术的商业应用,会间接带动全球经济,其所带来的收益是最初投资的七倍,也有一些相对保守的估计则认为此种收益只是最初投资的三倍。还有一些坚定的支持者认为,即便国际空间站在科学方面的意义为零,仅其发挥的推动国际合作的作用,也足以令这个计划彪炳史册
躲避垃圾
2012年9月26日美国宇航局(NASA)表示,一个俄罗斯废弃卫星的碎片和一艘印度火箭的残骸27日将飞近国际空间站,存在撞击空间站的可能。若有必要,国际空间站27日可能会做出移动。
国际空间站内三名航天员会借助对接在空间站上的欧洲补给宇宙飞船的动力来移动空间站。欧洲宇宙飞船本来应该已经离开,因为通讯故障,返航时间才被延误。
2015年7月16日,国际空间站险遭太空垃圾(俄罗斯一颗气象卫星的残片)袭击。当时飞来的碎片离国际空间站只有3千米,三名宇航员被迫只能用半小时的时间躲进逃生舱,暂时停留在太空站附近的“联盟号”宇宙飞船内避难,宇航员需要花一个多小时才能返回国际空间站重新开始工作。这已是国际空间站建立16年来第四次发生类似的事件。据悉,国际空间站所在的轨道上有2.2万块由废弃卫星、火箭残骸、航天器爆炸和相撞过程中产生的碎片。这些碎片的直径至少有10厘米,飞行速度为每小时28160千米,会给轨道中运行的飞行器带来安全威胁。[6]
退役之争
国际空间站的命运在成为一个新的讨论话题。因为稍早些时候,俄罗斯航天署副署长维塔利·维多夫在电视节目中宣称,国际空间站将于8年后即2020年坠入太平洋,结束自身使命。他同时表示,之所以选择坠毁的方式,是由于国际空间站结构太复杂,体积也太大,如果滞留在太空,将会成为一堆颇具威胁的太空垃圾。
然而,据美国国家地理杂志在线版刊发的文章称,俄航天署所作之结论并没有得到各方的赞同。美国国家航空航天局(NASA)拿出很多支持的论调,意图佐证国际空间站的使用寿命很有可能将超过2020年,因为俄罗斯方面所谓2020年坠落的判断并不符合现实情况。
据美国国家地理在线文章称,空间站的坠落将逃不出地面控制的手掌心。单就美国掌握的技术水平而言,已经有能力在低地球轨道(高于地球表面数百公里)上同时跟踪8000个篮球大甚至更大的物体,其中多数是废弃的火箭和人造卫星,包括500多个航天器残骸。因而抓住一个空间站,并不能构成挑战。
欧空局和另外一些参与国也断然不会轻易放弃使用权,而是想方设法地继续让这个基站停留太空中。NASA发言人凯利·汉弗莱斯还暗示,其他多个国际空间站参与国家的负责人已经就空间站的使用问题达成一致,各方正在努力确保其寿命能够延长到2028年以后。
2014年1月,美国国家航空航天局获得白宫支持,将国际空间站的使用期再延长4年到2024年。
首位英籍宇航员
欧洲航天局20日宣布,英国人蒂姆·皮克将于2015年作为首位英籍宇航员进入国际空间站执行任务。
冷却失灵
2013年12月12日,国际空间站在发现阀门问题导致冷却系统发生故障后,国际空间站于11日关闭许多功能。空间站中的6名宇航员安全无恙。
美国宇航局发言人乔希·拜尔利证实称,空间站两套冷却系统中的一套发生故障,宇航员没有危险。为了减少温度控制设备压力,空间站中许多系统已被关闭,生命维持系统、电力系统以及科学实验设备则与另一套完好冷却系统相连。
宇航员们在冷却系统故障后努力恢复冷却系统压力,确保关键系统维持正常温度。这主要取决于空间站处于阳光照射下还是地球阴影中。发生故障的冷却回路系统产生太多氨水,达到预设温度最高极限而被关闭。宇航员们怀疑冷却泵中流量控制阀出现问题。
2013年5月,国际空间站曾发生冷却剂泄漏问题,2名宇航员曾进行太空行走进行修复。发生故障时空间站上有3名美国宇航员、2名俄罗斯宇航员、1名日本宇航员,他们的驻留期到2014年3月结束。
病毒感染
北京时间2013年11月12日早间消息,俄罗斯著名安全专家尤金·卡巴斯基披露,一名俄罗斯宇航员携带的优盘已经导致国际空间站感染病毒,除此之外,臭名昭著的“震网”病毒也已经感染了俄罗斯的一座核电厂。
卡巴斯基并未披露国际空间站因为病毒感染所受到的具体影响,也没有透露受感染的日期。但外界猜测,有可能是在联合太空联盟2013年5月对国际空间站进行维护时发生的。他们当时将整个系统都更换成了Linux,使之更加“稳定而可靠”。
在此之前,国际空间站上有“数十台笔记本”使用的是Windows XP,该系统比Linux更容易感染恶意软件。
卡巴斯基表示,感染事件最初发生在科学家们使用的Windows笔记本上,后来由优盘携带到国际空间站。但在2013年5月更换成Linux前,国际空间站的控制系统就已经采用了各种版本的Linux。
据科技网站ExtremeTech报道,早在2008年,俄罗斯宇航员就携带一台被W32.Gammima. AG蠕虫感染的Windows XP笔记本前往国际空间站,并很快感染了空间站内的其他Windows XP笔记本电脑。
卡巴斯基表示,这一事件表明,不接入互联网也不能让你逃避被病毒感染的风险。在另外一起事件中,一家未接入互联网的俄罗斯核电厂同样被感染了臭名昭著的“震网”病毒。
虽然并未对主流用户产生太大影响,但“震网”已经成为有史以来最臭名昭著的病毒之一。虽然美国和以色列政府从未承认,但外界普遍认为,“震网”是这两国政府联手开发的,目的是破坏伊朗核设施,阻止该国开发核武器。
由于伊朗纳坦兹核反应堆也没有接入互联网,所以该病毒同样是通过优盘传播的。它可以令离心机的旋转失去控制,导致工厂出现物理损坏。
卡巴斯基表示,震网、高斯、火焰和红色十月等病毒都极其复杂,开发成本高达1000万美元。
据俄罗斯地面飞行控制中心表示,2014年5月13日载人飞船“联盟TMA-11M”号返回舱在哈萨克斯坦预定地点附近着陆,乘坐它从国际空间站返回地球的有:俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员若田光一和美国宇航员里克·马斯特拉基奥。
下一期考察组成员5月28日将抵达国际空间站,在此之前俄罗斯宇航员亚历山大·斯科沃尔佐夫、奥列格·阿尔捷米耶夫和美国人史蒂文·斯旺森继续留在空间站工作。
外壳附浮游生物
据俄媒20日报道,俄罗斯科学家称,他们在对取自国际空间站窗户和墙壁的样本进行分析时发现,国际空间站的外壳上竟然附着着海洋浮游生物。不过科学家称,目前尚不清楚这些浮游生物如何进入太空的。
报道称,国际空间站俄罗斯任务组负责人拉基米尔 索洛夫耶夫(Vladimir Solovyev)称,近期的研究证明,一些生物能够在国际空间站的外壳上生存。
索洛夫耶夫还称,一些研究甚至认为,这些生物能够在真空、低温、辐射等恶劣的航天条件下生长。
索洛夫耶夫表示,这一实验得出的结果非常独特,科学家们在国际空间站的表面上找到了浮游生物的痕迹,这将成为进一步研究的课题。不过他指出,目前尚不清相互这些浮游生物是如何进入太空的。
科学家称,实验中发现的浮游生物可以在海洋中找到,但在国际空间站宇航员和货物的升空地点、位于哈萨克斯坦的拜科努尔发射场却不常见。
氨气泄漏事故
2015年1月14日,美国宇航局证实国际空间站上发生氨气泄漏事故。目前空间站上的宇航员安全,正在拟定解决问题的计划。
氨气泄漏发生在国际空间站的美国部分,有毒物质从冷却系统进入了空间站的空气中。宇航员已经疏散到了俄罗斯区域,人员安全。受污染的单元已经被封锁,空气污染物的水平在可接受范围之内,人员暂时没有进一步疏散到“联盟号”上的必要。
俄罗斯任务控制中心的负责人称,进一步的措施需要由位于美国休斯敦的美方控制中心拟定计划[7]

运送人员 编辑

“联盟-FG”火箭于莫斯科时间27日22时42分(北京时间28日3时42分)将载人飞船发射升空。按计划,大约6小时后飞船将通过快速对接模式与国际空间站实现对接。此次飞赴国际空间站的是俄罗斯宇航员根纳季·帕达尔卡、米哈伊尔·科尔尼延科与美国宇航员斯科特·凯利。
科尔尼延科与凯利将在国际空间站工作约一年时间。已有4次国际空间站值守经历的帕达尔卡将完成半年的值守任务,并将在完成后以878天的纪录刷新在国际空间站工作总天数最长纪录。3名宇航员将在国际空间站完成以医学为主要内容的约50项科学实验,并迎接输送物资的货运飞船等。
“联盟TMA-16M”载人飞船预计于莫斯科时间28日4时36分(北京时间28日9时36分)与国际空间站对接。目前,在国际空间站值守的3名宇航员为俄罗斯宇航员安东·什克普列罗夫、欧洲宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂和美国宇航员特里·维尔特斯。[8]
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参考资料
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航空航天 天文