空間站就是一座空中樓閣,體積大、運行時間長、可供多名航天員巡訪并長期居住和工作的大型航天器,能用于大規(guī)模開發(fā)太空資源。從世界上第一座空間站“禮炮1號”于1971年4月19日升空至今,人類已發(fā)射了10座空間站,它們在科學(xué)研究、技術(shù)試驗等諸多方面,發(fā)揮著作用。
我國將在2020年建成自己的第一座空間站,就在昨晚,作為“先遣兵”的“天宮一號”升空,拉開了我國載人空間站建設(shè)的大幕。
>>歷程
前蘇聯(lián)曾發(fā)射8座空間站
“天宮一號”是我國載人空間站“先遣兵”,其實早在20世紀初,當科學(xué)家們剛意識到太空旅行有實現(xiàn)可能性時,就計劃要在地球軌道上建造一個永久平臺,通過它來觀察地球,研究空間,作為駛向月球和其他星球的飛船的組裝場和補給站。
1971年,前蘇聯(lián)“禮炮1號”進入太空,這是人類歷史上首個空間站,其上裝有各種試驗設(shè)備、照相攝影設(shè)備和科學(xué)實驗設(shè)備。與聯(lián)盟號載人飛船對接組成居住艙,可住6名宇航員!岸Y炮1號”空間站在太空運行6個月,相繼與聯(lián)盟10號,聯(lián)盟11號兩艘飛船對接組成軌道聯(lián)合體,每艘飛船各載3名宇航員,共在空間站上停留23天。
“禮炮1號”的上天對美國產(chǎn)生了極大的刺激。美國用阿波羅工程的剩余材料研制了名叫“天空實驗室”的空間站,于1973年5月14日發(fā)射升空,并創(chuàng)下了當時連續(xù)載人航天84天的世界紀錄。
此后,美國似乎有些“喜新厭舊”,將研制中心轉(zhuǎn)移到了航天飛機的身上。
前蘇聯(lián)則對空間站一直格外青睞,先后獨自發(fā)射了8座空間站,在空間站領(lǐng)域著實領(lǐng)先了一步。
最終,美俄等16個國家又聯(lián)合建造了國際空間站,并于今年5月最終完工。
>>對比
中國特色趕超世界頂級
人類空間站之旅至今已有30多年,耗費了海量的人力和物力。而用最小的投入換取最大的產(chǎn)出,這就是中國特色的航天事業(yè)發(fā)展之路。正如天宮一號目標飛行器總設(shè)計師張柏楠所說,中國航天的這一特色也就意味著,“天宮一號”與國際上其他先導(dǎo)試驗型的空間站相比,無論是從其自身裝備還是其承擔的任務(wù)來看,都須“身兼數(shù)職”,且要“勇挑重擔”,以驗證眾多技術(shù),承擔多項任務(wù)。
前蘇聯(lián)從“禮炮1號”到“禮炮7號”,反復(fù)試驗,最終完成和平號空間站的建設(shè)工作。嚴格來講,至少“禮炮1號”—“禮炮5號”都是空間實驗室的水平,規(guī)模達十幾噸。雖然“天宮一號”規(guī)模沒“禮炮”那么大,但方案和技術(shù)相差無幾。同時,“天宮一號”還須要用小其一半的規(guī)模達到相同的試驗?zāi)康,效率、效益都要高得多?
美國也是在很長的一段時間內(nèi)才掌握了空間站建設(shè)的諸多關(guān)鍵技術(shù)。其早期的天空實驗室,雖然規(guī)模達到100多噸,但并不具備載人生活保障能力和在軌補加能力,壽命非常有限。
在空間站建設(shè)方面,中國雖起步較晚,相較于國際空間站而言,規(guī)模相對有限,但“天宮一號”是純粹的“獨立自主”,所攜帶的設(shè)備水平卻并不差。一旦“天宮一號”圓滿實現(xiàn)三次交會對接任務(wù),組合體控制技術(shù)迎刃而解,眾多關(guān)鍵技術(shù)也都有了眉目,必將極大增加空間站建設(shè)成功的把握,意義非凡。
>>未來
人類有望建造太空旅館
經(jīng)過30多年的空間站研究和實踐,人類認識到空間站的廣泛用途,如科學(xué)實驗、望天觀地、通信導(dǎo)航、空間組裝、技術(shù)試驗、材料加工、太空維修、星際中轉(zhuǎn)等。
人類現(xiàn)已完成了試驗性、實用性、長久性空間站的發(fā)展階段,國際空間站的建造,標志著永久性空間站的發(fā)展階段業(yè)已形成,它使載人航天的意義更加明朗。
從目前來講,空間大、運行時間長的空間站是最適合長期載人航天、開發(fā)太空資源的理想基地。它不僅能進行各種科研、試驗、軍事和生產(chǎn)活動,還可以作為服務(wù)中心,為其他航天器提供組裝、維修等服務(wù),也能作為宇宙旅館或載人登火星的中轉(zhuǎn)站。
換句話說,利用空間站能長期載人的優(yōu)勢,可進一步研究地球環(huán)境和宇宙空間,并開發(fā)太陽系;實現(xiàn)空間工業(yè)化生產(chǎn),進行微重力科研及材料、生物制品等產(chǎn)品的空間加工和生產(chǎn)……
今后,人類還有望建造基于空間站的太空旅館、太空工廠以及可以產(chǎn)生人造重力的太空城。
■空間站·代溝
>>第一代
一個接口難及時補給
第一代空間站也叫試驗性空間站,前蘇聯(lián)“禮炮1號”至“禮炮5號”和美國“天空實驗室”是第一代空間站。
其主要特征是空間站上只有1個對接口,因而只能接納1艘客貨兩用飛船運送往返人員和少量物品。
其科研儀器和主要物品均是發(fā)射前就裝入了空間站內(nèi),無法及時補給,這就限制了載人航天的時間和空間站在軌運行的壽命。不過,第一代空間站解決了許多有關(guān)的重大科技問題。例如,證實了在太空也和地面一樣,有必要把臥房、工作間等按各自的特點分別建造,以免相互束縛和影響;可用輪換航天員的辦法,使空間站利用率大為提高?臻g站雖然是短暫性的,但相比其他航天器,也有較大的進步。
>>第二代
可同時對接兩艘飛船
第二代空間站也叫實用性空間站,“禮炮6號”和“禮炮7號”都在此列。
“禮炮6號”和“禮炮7號”分別于1977年9月29日、1982年4月19日入軌。其主要特點是均有2個對接口,即可以同時接納2艘飛船,從而把載人與運貨分開,大大延長了空間站的壽命和航天員的在軌時間。
>>第三代
積木式建成太空城堡
第三代空間站也叫長久性空間站。這一代的代表——和平號空間站采用積木式構(gòu)型,于1986年2月20日開始了如同搭積木一樣的建造過程。其最大特點是率先升空的核心艙不僅能用于航天員生活居住,控制整個空間站正常運行,還有6個對接口,先后對接了5個專用實驗艙及聯(lián)盟號載人飛船、進步號貨運飛船,形成了龐大的空間復(fù)合體!昂推教枴笔鞘澜绲谝粋多艙式空間站,如同一座空間大廈或宇宙城堡,大大擴展了航天員的活動空間,具有功能強、壽命長、使用范圍廣等一系列優(yōu)點,但也存在供電嚴重不足、效率不高、故障頻繁等問題。
>>第四代
16國打造永久性堡壘
第四代空間站也叫永久性空間站,是由16個國家聯(lián)合建造。它采用桁架掛艙式構(gòu)型,以上百米的組裝式桁架為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),然后將多個艙段和設(shè)備安裝在桁架上。國際空間站共有13個增壓艙,其中6個用于科學(xué)實驗,3個供航天員居住,1個為多功能貨艙,3個為對接用的節(jié)點艙,容積約1000立方米,質(zhì)量約400噸,是開發(fā)太空的理想平臺。其優(yōu)點是可以實現(xiàn)集中供電,靈活性強,工作效率高,且使用維修方便。但它的缺點是費用高、技術(shù)復(fù)雜。
■空間站·類別
單艙式空間站:目前已發(fā)射的有前蘇聯(lián)的“禮炮1號”至“禮炮7號”和美國的“天空實驗室”。
這種只有1個艙段的空間站只需運載火箭運送1次就能完成。其優(yōu)點是所用硬件少、成本低、技術(shù)簡單,不需要航天員出艙,因而早期的空間站都采用這種設(shè)計方法。但它也有致命的缺點,那就是容積小、太死板、工效低,影響了許多科學(xué)實驗活動的進行,并且很難實現(xiàn)長期載人航天。
多艙式空間站:目前已發(fā)射的有前蘇聯(lián)/俄羅斯的“和平號”和多國研制的國際空間站。這種空間站是由陸續(xù)發(fā)射的多個艙段在軌道上組裝而成。其優(yōu)點是航天員的生活和工作空間大、靈活性強、運行時間長;缺點是技術(shù)復(fù)雜,投資和風險大。
據(jù)權(quán)威專家公開介紹,從我國實際情況考慮,我國空間站是多艙式空間站,將采用積木式構(gòu)型,它包括1個核心艙、2個實驗艙,總質(zhì)量60噸。
1.科學(xué)動力平臺的太陽電池陣(俄)
2.太陽電池陣(美)
3.綜合桁架組合(美)
4.實驗艙(日)
5.中心艙(美)
6.實驗艙(美)
7.哥倫布軌道設(shè)備(歐空局)
8.居住艙(美)
9.太陽電池陣(美)
10.熱控制系統(tǒng)散熱器(美)
11.功能能源艙(俄)
12.服務(wù)艙(俄)
13.進步號飛船(俄)
■數(shù)說
108.8米
國際空間站長108.8米,幾乎與一個標準足球場的長度相當。
935立方米
國際空間站內(nèi)部增壓艙容積約為935立方米,近似于一架波音747噴氣式客機客艙體積。
454噸
國際空間站重近454噸,大約相當于320輛小轎車的重量。
3567平方米
國際空間站太陽能電池板展開后面積達3567平方米,可覆蓋8個籃球場。
綜合《中國航天報》本報記者商西報道