空間站科普小知識(shí)
空間站科普小知識(shí)大全
“中國(guó)航天日”自2016年經(jīng)黨中央批準(zhǔn)、國(guó)務(wù)院批復(fù)設(shè)立以來(lái)，得到社會(huì)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(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(méi)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(dòng)飛行和返回著陸。
根據(jù)不同國(guó)家和不同的歷史階段，發(fā)展空間站有不同的動(dòng)機(jī)和目的。一般講一個(gè)國(guó)家發(fā)展空間站主要有四個(gè)目的：第一是政治目的，即為了顯示國(guó)家的綜合實(shí)力，或者是為了在政治上“壓倒”對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)室，在上面進(jìn)行各種科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn);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(hào)空間站和美國(guó)的國(guó)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(hào)空間站以及美國(guó)空軍曾經(jīng)計(jì)劃研制的“載人軌道實(shí)驗(yàn)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(guó)的“天空實(shí)驗(yàn)室”和前蘇聯(lián)的禮炮號(hào)，它們都是在地上組裝好，并裝上各種生活用品和實(shí)驗(yàn)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(wèn);后來(lái)由于技術(shù)的改進(jìn)，采用模塊式建造，即先發(fā)射一個(gè)核心艙，然后將不同用途的艙室一個(gè)接一個(gè)發(fā)射上去，在軌道上組裝起來(lái)，形成一個(gè)整體，如前蘇聯(lián)的和平號(hào)空間站和現(xiàn)在的.國(guó)際空間站。
迄今為止在太空一共發(fā)射或建造過(guò)多少空間站?
到目前為止美國(guó)和蘇聯(lián)/俄羅斯一共發(fā)射或建造過(guò)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(hào)空間站，它們是禮炮1號(hào)至7號(hào)，不過(guò)禮炮1號(hào)對(duì)接失敗，禮炮2號(hào)發(fā)射失敗，禮炮3號(hào)對(duì)接失敗，除了禮炮4號(hào)，其余的禮炮5、6、7號(hào)都曾發(fā)生過(guò)一次對(duì)接失敗。此外美國(guó)于1973 – 1974年間發(fā)射的“天空實(shí)驗(yàn)室”;前蘇聯(lián)和俄羅斯于1986 – 1999年間建造的和平號(hào)空間站，以及至今還在軌道上運(yùn)行的國(guó)際空間站。
誰(shuí)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(guó)的康斯坦齊奧爾科夫斯基和德國(guó)的赫爾曼奧伯特分別提出來(lái)的。1895年，齊奧爾科夫斯基在一本科幻小說(shuō)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(zhǎng)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(gè)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(wèn)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(shí)驗(yàn)室和飛往月球和火星的“跳板”。1959年，美國(guó)宇航局計(jì)劃在月球旅行前建造一個(gè)空間站，同年美國(guó)眾議院太空委員會(huì)決定在水星計(jì)劃完成后即開始建造第一個(gè)空間站。1969年阿波羅11號(hào)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(gè)能承載100人的大型永久性空間站。不過(guò)宇航局的這些空間站計(jì)劃都是紙上談兵，而前蘇聯(lián)在與美國(guó)的登月競(jìng)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(gè)禮炮號(hào)空間站，80年代又建造了大型空間站 – “和平”號(hào)。直到1997年國(guó)際空間站開始在太空組裝，美國(guó)發(fā)展空間站的夢(mèng)想才變成現(xiàn)實(shí)。
一個(gè)大型空間站由哪些系統(tǒng)組成?
一個(gè)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(cè)定與控制系統(tǒng);(5)軌道導(dǎo)航和推進(jìn)系統(tǒng);(6)自動(dòng)化和機(jī)器人系統(tǒng);(7)計(jì)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(guó)是否也要發(fā)展空間站?
2010年10月27日，中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人表示，我國(guó)載人空間站工程已正式啟動(dòng)實(shí)施，2020年前后將建成規(guī)模較大、長(zhǎng)期有人參與的國(guó)家級(jí)空間實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)載人空間站工程分為空間實(shí)驗(yàn)室和空間站兩個(gè)階段實(shí)施。2016年前，研制并發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yíng)技術(shù)、近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用。我國(guó)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(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)和著陸場(chǎng)。載人空間站建成后，將全面實(shí)現(xiàn)我國(guó)載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)載人航天技術(shù)向更高水平發(fā)展，為推動(dòng)國(guó)家科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展、提升綜合國(guó)力、提高民族威望做出重要貢獻(xiàn)。
我國(guó)空間實(shí)驗(yàn)室的主要任務(wù)是什么?
空間實(shí)驗(yàn)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(huì)對(duì)接技術(shù);(2)突破航天員中期駐留、飛行器長(zhǎng)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(yàn)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(guó)空間技術(shù)研究院研制的“天宮”二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室將主要開展地球觀測(cè)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(yàn)?！疤鞂m”三號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室將主要完成驗(yàn)證再生生保關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、航天員中期在軌駐留、貨運(yùn)飛船在軌試驗(yàn)等，還將開展部分空間科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)試驗(yàn)。
目前我國(guó)正在研制的空間實(shí)驗(yàn)室采用兩艙構(gòu)型，分別為實(shí)驗(yàn)艙和資源艙，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)艙前端安裝一個(gè)對(duì)接機(jī)構(gòu)，以及交會(huì)對(duì)接測(cè)量和通信設(shè)備，用于支持與飛船實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接。資源艙為軌道機(jī)動(dòng)提供動(dòng)力，為飛行提供能源。
空間實(shí)驗(yàn)室有什么關(guān)鍵技術(shù)?
空間實(shí)驗(yàn)室階段關(guān)鍵要突破飛船空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)。空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)難度很大，在對(duì)接過(guò)程中，如果計(jì)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(yàn)才能掌握這一技術(shù)。
兩個(gè)或兩個(gè)以上的航天器通過(guò)軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時(shí)間到達(dá)太空同一位置的過(guò)程稱為交會(huì)。對(duì)接是在交會(huì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)專門的對(duì)接機(jī)構(gòu)將兩個(gè)航天器連接成一個(gè)整體。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)航天器在太空交會(huì)對(duì)接的系統(tǒng)稱為交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)。
交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)通常包括跟蹤測(cè)量系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)、對(duì)接機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等。兩個(gè)航天器在太空進(jìn)行對(duì)接，其初始條件是兩者保持對(duì)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(gè)航天器之間的實(shí)際相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)總是有偏差的。一般情況下，兩個(gè)航天器之間的相對(duì)位置及其平動(dòng)速度通常是靠主動(dòng)航天器軌道控制系統(tǒng)和兩個(gè)航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)來(lái)維持的，前者適用于控制質(zhì)心的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，后者適用于控制繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。航天器的空間交會(huì)對(duì)接控制方法有兩種，一種是人工控制、另一種是自動(dòng)控制。用人工控制來(lái)完成太空交會(huì)對(duì)接可以提高交會(huì)對(duì)接的成功率。自動(dòng)控制交會(huì)對(duì)接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問(wèn)題。在航天器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)方面，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是人工控制和自動(dòng)控制相結(jié)合，以提高交會(huì)對(duì)接的靈活性、可靠性和成功率。