空間站科普小知識
空間站科普小知識大全
“中國航天日”自2016年經(jīng)黨中央批準(zhǔn)、國務(wù)院批復(fù)設(shè)立以來，得到社會各界廣泛關(guān)注和踴躍參與，下面就是小編整理的空間站科普小知識，希望大家喜歡。
什么是空間站?
空間站，也稱為軌道站或太空站，是一種能長期在地球低軌道上運(yùn)行的大型載人航天器，航天員可以長期在上面生活和工作，這種大型航天器能在軌道上與飛船或航天飛機(jī)對接，由飛船或航天飛機(jī)為它運(yùn)送人員和物資;空間站與飛船或航天飛機(jī)的主要區(qū)別是它沒有主推進(jìn)系統(tǒng)和著陸設(shè)備，因此它不能在軌道上作機(jī)動飛行和返回著陸。
根據(jù)不同國家和不同的歷史階段，發(fā)展空間站有不同的動機(jī)和目的。一般講一個國家發(fā)展空間站主要有四個目的：第一是政治目的，即為了顯示國家的綜合實力，或者是為了在政治上“壓倒”對方，在載人航天領(lǐng)域取得領(lǐng)導(dǎo)地位，上世紀(jì)冷戰(zhàn)時期，這是美蘇發(fā)展空間站的主要目的;第二是科技目的，即將空間站作為建在太空的科學(xué)實驗室，在上面進(jìn)行各種科學(xué)研究和實驗;第三是經(jīng)濟(jì)目的，利用空間站進(jìn)行太空生產(chǎn)，或者發(fā)展太空旅游;第四是軍事目的，將空間站作為建在太空的“軍事堡壘”。
空間站的類型?
按用途分，空間站可分為民用和軍用兩種類型：民用空間站如前蘇聯(lián)的和平號空間站和美國的國際空間站;軍用空間站如前蘇聯(lián)的禮炮2，禮炮3和禮炮5號空間站以及美國空軍曾經(jīng)計劃研制的“載人軌道實驗室”。另外按發(fā)射方式劃分，還可分為整體式和模塊式兩種。早期的空間站都是整體式，如美國的“天空實驗室”和前蘇聯(lián)的禮炮號，它們都是在地上組裝好，并裝上各種生活用品和實驗儀器，然后整體發(fā)射上去，航天員則乘坐載人飛船上去訪問;后來由于技術(shù)的改進(jìn)，采用模塊式建造，即先發(fā)射一個核心艙，然后將不同用途的艙室一個接一個發(fā)射上去，在軌道上組裝起來，形成一個整體，如前蘇聯(lián)的和平號空間站和現(xiàn)在的.國際空間站。
迄今為止在太空一共發(fā)射或建造過多少空間站?
到目前為止美國和蘇聯(lián)/俄羅斯一共發(fā)射或建造過4種類型的空間站，共10艘，其中包括前蘇聯(lián)在1971-1986年間發(fā)射的7艘禮炮號空間站，它們是禮炮1號至7號，不過禮炮1號對接失敗，禮炮2號發(fā)射失敗，禮炮3號對接失敗，除了禮炮4號，其余的禮炮5、6、7號都曾發(fā)生過一次對接失敗。此外美國于1973 – 1974年間發(fā)射的“天空實驗室”;前蘇聯(lián)和俄羅斯于1986 – 1999年間建造的和平號空間站，以及至今還在軌道上運(yùn)行的國際空間站。
誰最早提出建造空間站的設(shè)想?
有關(guān)空間站的設(shè)想最早是由俄國的康斯坦齊奧爾科夫斯基和德國的赫爾曼奧伯特分別提出來的。1895年，齊奧爾科夫斯基在一本科幻小說中首次提出建造空間站的設(shè)想，1903年他提出在空間站上要安裝人工重力設(shè)備，并提出建造太空溫室，以便人類能長期在空間站上生活和工作。1923年奧伯特首次使用“空間站”這個詞，并認(rèn)為這是人類飛往月球和火星的起始站。1929年渃爾丹在一本名為《太空旅行問題》的書中提出建造大車輪形空間站的設(shè)想，這種空間站直徑為30米，在地球同步軌道上運(yùn)行。1950年，馮布勞恩進(jìn)一步發(fā)展了車輪形空間站的設(shè)想，車輪的直接擴(kuò)大到76米，由可重復(fù)使用并帶有機(jī)翼的航天器為其運(yùn)輸人員和物資。這種空間站可作為地球觀察站、太空科學(xué)實驗室和飛往月球和火星的“跳板”。1959年，美國宇航局計劃在月球旅行前建造一個空間站，同年美國眾議院太空委員會決定在水星計劃完成后即開始建造第一個空間站。1969年阿波羅11號的兩名航天員成功登月，宇航局立即決定要在1975年建造一個能承載100人的大型永久性空間站。不過宇航局的這些空間站計劃都是紙上談兵，而前蘇聯(lián)在與美國的登月競賽中失敗后，專心致志發(fā)展空間站，在上世紀(jì)70年代先后發(fā)射了7個禮炮號空間站，80年代又建造了大型空間站 – “和平”號。直到1997年國際空間站開始在太空組裝，美國發(fā)展空間站的夢想才變成現(xiàn)實。
一個大型空間站由哪些系統(tǒng)組成?
一個大型空間站至少由十大系統(tǒng)組成：(1)結(jié)構(gòu)系統(tǒng);(2)電力系統(tǒng);(3)熱控系統(tǒng);(4)姿態(tài)測定與控制系統(tǒng);(5)軌道導(dǎo)航和推進(jìn)系統(tǒng);(6)自動化和機(jī)器人系統(tǒng);(7)計算與通信系統(tǒng);(8)環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng);(9)航天員居住系統(tǒng);(10)人員和物資運(yùn)輸系統(tǒng)。
我國是否也要發(fā)展空間站?
2010年10月27日，中國載人航天工程新聞發(fā)言人表示，我國載人空間站工程已正式啟動實施，2020年前后將建成規(guī)模較大、長期有人參與的國家級空間實驗室。我國載人空間站工程分為空間實驗室和空間站兩個階段實施。2016年前，研制并發(fā)射空間實驗室，突破和掌握航天員中期駐留等空間站關(guān)鍵技術(shù)，開展一定規(guī)模的空間應(yīng)用;2020年前后，研制并發(fā)射核心艙和實驗艙，在軌組裝成載人空間站，突破和掌握近地空間站組合體的建造和運(yùn)營技術(shù)、近地空間長期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用。我國載人空間站工程建設(shè)，將充分繼承載人航天工程前期成果，繼續(xù)使用已有的神舟飛船、長征二號F運(yùn)載火箭、發(fā)射場和著陸場。載人空間站建成后，將全面實現(xiàn)我國載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推動我國載人航天技術(shù)向更高水平發(fā)展，為推動國家科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展、提升綜合國力、提高民族威望做出重要貢獻(xiàn)。
我國空間實驗室的主要任務(wù)是什么?
空間實驗室系統(tǒng)的主要任務(wù)有：(1)進(jìn)一步掌握飛行器空間交會對接技術(shù);(2)突破航天員中期駐留、飛行器長期在軌自主飛行、再生式生保和貨運(yùn)飛船補(bǔ)加等關(guān)鍵技術(shù);(3)驗證天地往返運(yùn)輸飛船的性能和功能;(4)進(jìn)行一定規(guī)模的空間應(yīng)用。中國空間技術(shù)研究院研制的“天宮”二號空間實驗室將主要開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗?！疤鞂m”三號空間實驗室將主要完成驗證再生生保關(guān)鍵技術(shù)試驗、航天員中期在軌駐留、貨運(yùn)飛船在軌試驗等，還將開展部分空間科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)試驗。
目前我國正在研制的空間實驗室采用兩艙構(gòu)型，分別為實驗艙和資源艙，實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，密封艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員生存條件，可用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。實驗艙前端安裝一個對接機(jī)構(gòu)，以及交會對接測量和通信設(shè)備，用于支持與飛船實現(xiàn)交會對接。資源艙為軌道機(jī)動提供動力，為飛行提供能源。
空間實驗室有什么關(guān)鍵技術(shù)?
空間實驗室階段關(guān)鍵要突破飛船空間交會對接技術(shù)。空間交會對接技術(shù)難度很大，在對接過程中，如果計算不準(zhǔn)，就可能發(fā)生飛船相撞事故。因此，需要進(jìn)行大量試驗才能掌握這一技術(shù)。
兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時間到達(dá)太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎(chǔ)上，通過專門的對接機(jī)構(gòu)將兩個航天器連接成一個整體。實現(xiàn)兩個航天器在太空交會對接的系統(tǒng)稱為交會對接系統(tǒng)。
交會對接系統(tǒng)通常包括跟蹤測量系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)、對接機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等。兩個航天器在太空進(jìn)行對接，其初始條件是兩者保持對接機(jī)構(gòu)的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其他線坐標(biāo)和角坐標(biāo)上的速度為零。但兩個航天器之間的實際相對運(yùn)動參數(shù)總是有偏差的。一般情況下，兩個航天器之間的相對位置及其平動速度通常是靠主動航天器軌道控制系統(tǒng)和兩個航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)來維持的，前者適用于控制質(zhì)心的平動運(yùn)動，后者適用于控制繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。航天器的空間交會對接控制方法有兩種，一種是人工控制、另一種是自動控制。用人工控制來完成太空交會對接可以提高交會對接的成功率。自動控制交會對接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問題。在航天器的交會對接技術(shù)方面，未來的發(fā)展趨勢是人工控制和自動控制相結(jié)合，以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率。
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