国际研究参考

国际空间站是怎样建成的?安全吗?它有什么用

 

想象一下,你早上醒来,望向窗外,看到广阔的蓝色地平线和黑暗的太空。世界在你脚下展开。当你每90分钟环绕地球一周时,山脉、湖泊和海洋就会随时间在你眼中流过。听起来像是科幻小说里虚构的东西,但对于国际空间站(ISS)的宇航员来说,这是他们的日常。


图解:太空探索拍摄了国际空间站的照片。更多太空探索图片。图片由NASA提供

1984年,美国总统罗纳德·里根(Ronald Reagan)提议美国与其他几个国家合作,建立一个由政府和工业部门支持的永久居住空间站。美国和其他14个国家——加拿大、日本、巴西和欧洲航天局(英国、法国、德国、比利时、意大利、荷兰、丹麦、挪威、西班牙、瑞士和瑞典)等国家和组织决定实现里根的设想。苏联解体后,美国邀请俄罗斯参与国际空间站项目,目前该项目仍处于规划阶段,参与的国家达到了16个。

由美国宇航局带头协调国际空间站的建设,今天国际空间站作为一个轨道实验室,用于生命、物理、地球和材料科学的实验。在1998年空间站才开始组装。国际空间站大约有38个模块,至少需要44次航天飞行才能将组件送入轨道。组装和维护国际空间站需要160次太空行走,总计1920个工时。国际空间站在2011年完工,寿命为10年。这个项目的成本估计从350亿美元到1000多亿美元不等。[资料来源:美国宇航局国际空间站参考指南和Boyle]


在这篇文章中,我们将看看国际空间站的各个部分,它是如何为人类在太空中建造一个生存环境的,它是如何发电的,在国际空间站上生活和工作是什么样子的,以及,我们将如何使用国际空间站。首先,我们将从它的部件和装配开始讲起。

部件和装配


图解:日本的国际空间站“希望号”和“亚特兰蒂斯”号航天飞机与空间站对接-图片由NASA提供

建造国际空间站(ISS)就像用孩子的乐高积木或K'nex积木制作玩具一样。国际空间站有100多个部件,所有这些部件都连接在一起。这些部分可以分为以下几类:

?增压模块——如Zarya、Zveda、Destiny、Columbus和Harmony——为宇航员居住和工作的生活区、设备室和实验室提供了透气、温暖的环境。

?节点将模块连接在一起,并允许ISS的结构向外拓展。

?对接端口允许各种太空飞行器连接到国际空间站。

?一个长线性桁架位于受压模块之上,形成一个梁框架,太阳能电池板和散热器连接在一起。一个可移动的,自动的,服务手臂,沿着桁架移动来运输货物和实验的包裹。

?外部研究设施沿着国际空间站外部提供多个安装位置,用于完全暴露于太空环境的实验。

?联盟号(Soyuz)飞船和进步号(Progress)补给飞船等航天器与国际空间站(ISS)对接,运送宇航员和补给物资。


国际空间站的组装开始于1998年11月,当时俄罗斯质子火箭将第一个模块——功能性的货舱(Zarya)送入轨道。2000年10月31日,国际空间站的首批三名宇航员从俄罗斯发射升空。宇航员们在国际空间站上待了将近5个月,启动系统并进行实验。从那时起,许多航天器已经将国际空间站的部分部件送入轨道,组装工作也陆续完成。在此期间(截至本文撰写时),国际空间站一直由26名宇航员组成。这些宇航员在外太空累计度过了4423天。探险队26号将在太空中度过5个月,于2011年5月返回地球,然后第27号探险队出发前往了空间站。

而2011年仍有7次计划的航天飞行,去完成空间站的建设。俄罗斯和欧洲的火箭将进行三次运送物资的飞行,两次航天飞机飞行和一次俄罗斯质子火箭运送大型模块和设备的飞行,同年4月的航天飞机飞行将更换机组人员。

完成后,国际空间站将长243英尺(74米),宽361英尺(110米)。它的质量为925,000磅(420公吨),增压容积为33,023立方英尺(935立方米);增压后的体积约为747客机的机舱大小。它将在217至285英里(362至476公里)的轨道上运行,相对赤道倾斜51.6度(资料来源:国际空间站事实和数据以及美国宇航局国际空间站参考指南)。

这些都是非常惊人的规格,但更令人印象深刻的可能是国际空间站如何维持一个宜居的环境。