揭秘即将建成的宇宙城堡

宇宙 · 2016-11-1 01:23:11

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经过10多年的建造，世界上投入资金最大、参与国家最多、建造周期最长、技术水平最高、应用范围最广的 “国际空间站”将于2011年2月基本建成。它包含13个增压舱，其中8个是用于科学实验和航天员居住，1个为空间站提供初始推进、姿控、通信和储存，4个用于对接。另外，还装有7段桁架结构、4对巨型太阳能电池阵、1个移动服务系统、舱外仪器设备等。 　　　　太空中的“联合国” 　　“国际空间站”是由美国、俄罗斯、11个欧洲航天局合作国（法国、德国、意大利、英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士）、日本、加拿大和巴西共16个国家联合建造，美俄是“主力军”。 　　值得注意的是，中国多家单位参与了“国际空间站”中α磁谱仪-2（AMS-2）项目的研制。执行STS-134任务的“奋进号”航天飞机将在2011年2月左右将α磁谱仪-2送到“国际空间站”。其质量达6700千克，寿命3年，将首次对宇宙空间的带电粒子进行直接观测，用于区分形形色色的粒子，探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。中国科学院高能物理研究所、中国运载火箭技术研究院与法国、意大利的两个单位合作研制了α磁谱仪-2电磁量能器。 　　这些舱体和其他设备由航天飞机或一次性运载火箭分多次运往轨道，然后由站上的遥控机械臂系统和航天员舱外活动进行组装，逐步建成规模庞大、功能广泛的永久性空间站。 　　　　性能优异的“混血儿” 　　“国际空间站”采用桁架挂舱式构型，即以长达几十米或上百米的组装式或展开式桁架为基础结构，然后将多个舱段和设备安装在桁架上。由于这种空间站有望运行20年以上，所以也叫永久性空间站。不过，它实质上是一个集积木式和桁架挂舱式构型于一体的“混血儿”，为的是充分利用成熟技术，减少建造难度、费用和风险。 　　从总体上看，“国际空间站”由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄制多功能货舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯的服务舱、研究舱，美国、欧洲、日本的实验舱对接，形成空间站的核心部分；另一部分是服务部分，即在美国的桁架结构上，安装加拿大的移动服务系统、舱外仪器设备和4对大型太阳能电池板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，从而可加强空间站的刚度，且有利于各分系统和科研设备工作性能的正常发挥，航天员出舱装配与维修也很方便，也可使空间站的微重力环境与控制精度达到最佳。 　　它的特点是：长期在轨、有人参与、多国合作。功能是：观测台、实验室。“国际空间站”还有促进商业、教育以及公共宣传等活动发展的作用。 　　　　美国领衔打造空间大厦 　　美国是“国际空间站”工程中的“老大”，其投资占整个工程费用的60%以上。 　　“国际空间站”有6个实验舱，价值14亿美元的美国“命运号”实验舱增压容积为106立方米，用于微重力科学实验与研究。它也是指挥和控制“国际空间站”装配和正常运行的核心舱，并提供空间站内外通信、电源分配、热控以及数据采集和分发。 　　“团结号”节点舱-1是一种小型圆柱形增压舱，有2个轴向对接口和4个径向对接口。 　　美国研制的世界最大气闸舱“探索号”对接在节点舱-1上。该舱由较小的乘员气闸舱和较大的设备气闸舱两部分组成，穿美国或俄罗斯舱外航天服的航天员都能从这里出舱。 　　美国研制的桁架是空间站的基础结构，所有设备都直接和间接安装在桁架上。整个桁架有7段，每段长度不超过航天飞机的最大允许长度13.7米。 　　美国负责提供的4对可灵活展开的硅光电太阳能电池阵，总面积达2419平方米，可产生76千瓦的功率。太阳能电池阵挂在桁架上，对太阳定向。 　　2010年12月，执行STS-133任务的美国“发现号”航天飞机将为“国际空间站”送去1个常驻人员——类人型机器人，这个名为机器人航天员-2的类人型机器人不仅设计像人，而且可以像人一样工作，最大的用处在于可能在未来成为航天员出舱活动的助手或替身，或帮助完成对人类而言过于困难或危险的任务。 　　　　俄罗斯鼎力相助事半功倍 　　俄罗斯在空间站建造方面有丰富的经验和先进的技术。俄罗斯研制的“曙光号”功能货舱是“国际空间站”第一个部件，它具有推进、导航、通信、发电、居住和推进剂储存等功能，还有4个对接口。 　　俄罗斯的 “星辰号”服务舱是空间站组装阶段的控制中心，由充压的过渡舱、生活工作舱、两个密封舱以及不充压的推进服务舱组成。球形过渡舱用作对接或气闸舱。生活工作舱中配有冰箱、厨房、餐桌、睡袋、卫生间、运动器械等生活保障设施，可容纳3名航天员居住；“码头号”对接舱有6个对接口，具有对接和储存2个功能，还可供航天员出舱活动使用；迷你研究舱-1、-2用于对接飞船和供航天员出舱，但主要用途还是科学实验，增加空间站内俄方科学实验的数量。 　　　　欧洲对“航天母舰”的两大贡献 　　欧洲对“国际空间站”的主要贡献是“哥伦布号”实验舱和自动转移飞行器。 　　实验舱是一个多用途增压实验室，用于开展航天医学、生物技术、新材料和基础物理方面的研究；“和谐号”节点舱-2和“宁静号”节点舱-3用于对接，并装有先进的生命保障系统及制造氧气和回收废水设备，也携带了废物处理系统和洗手间；“瞭望号”观测舱呈圆顶屋形状，设有6个周边窗户及1个天窗，能保证航天员们在对外侧观测时达到视野360°；第一艘自动转移飞行器“凡尔纳号”是大型无人货运飞船，可向“国际空间站”运送8吨的货物；“欧洲机械臂”伸展开时总长为11米，能够搬运最重达8吨的部件，还可将航天员送往指定区域在舱外作业。 　　意大利为“国际空间站”研制了3个名叫“莱昂纳多”的多用途后勤舱。这些后勤舱相当于集装箱，主要用于空间站的后勤运输服务。美国与意大利正改装“莱昂纳多号”，以便永久安装在“国际空间站”上。 　　　　加拿大机械臂横行天上 　　太空机械臂是加拿大的拿手好戏，航天飞机上的机械臂就是加拿大研制的，“国际空间站”上的机械臂也不例外。 　　加拿大为“国际空间站”提供了1个移动服务系统及有关地面设备。该系统包括世界最大的加拿大机械臂-2、移动基座系统和“德克斯特”专用灵巧机械手，可把实验设备和有效载荷移进和移出增压舱，以及在暴露设施上移动和定位有效载荷，大大减轻航天员的舱外工作负担。 　　“国际空间站”的建造分准备、初装、最后3个阶段，每一个阶段都建立在前一个阶段的基础之上，但后一阶段又都比前一阶段有所突破和创新。“国际空间站”成员国都同意将“国际空间站”的退役时间从2015年推迟到2020年以后，并拟邀请中国参加。“国际空间站”即将建成，进而投入全面应用阶段，如何提高“国际空间站”应用效率、让它发挥最佳的作用是今后的首要问题。 　　来源：新华网

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