空間站

劉聲遠(yuǎn)

從第一座空間站（1971年的蘇聯(lián)“禮炮號(hào)”）到至今依然環(huán)繞地球的國(guó)際空間站，這些太空營(yíng)地為人類（還有植物、昆蟲和嚙齒類）在地球大氣層之外的冒險(xiǎn)提供了安全港。

簡(jiǎn)言之，空間站的科學(xué)研究是圍繞太空中所缺乏的東西——重力而展開的。如今己進(jìn)入太空時(shí)代幾十年，但科學(xué)家依然不清楚的是——從宇航員的骨質(zhì)流失到鋼筆和打印機(jī)里的油墨流動(dòng)，微重力會(huì)造成哪些傷害和帶來哪些好處。

已經(jīng)退役的航天飛機(jī)原本能提供一次持續(xù)兩星期的太空測(cè)試，而空間站能提供的一次性測(cè)試時(shí)間則長(zhǎng)得多。對(duì)于載人前往火星以及更遠(yuǎn)的地方來說，這樣的測(cè)試必不可少?？朔仗魬?zhàn)對(duì)于地球上的生命來說也是有益的。例如，對(duì)宇航員骨質(zhì)流失的研究有助于對(duì)骨質(zhì)疏松患者的治療。

國(guó)際空間站的未來

到2024年，美國(guó)宇航局希望退出國(guó)際空間站，把它交給私人公司運(yùn)營(yíng)。和現(xiàn)在一樣，這些公司將在國(guó)際空間站上進(jìn)行科研，并發(fā)射實(shí)驗(yàn)任務(wù)到低地球軌道，但國(guó)際空間站上的廣告和商業(yè)活動(dòng)很可能會(huì)增加。該計(jì)劃從美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬時(shí)期開始考慮，現(xiàn)在已基本定型。由于國(guó)際空間站項(xiàng)目的總投資高達(dá)1000億美元，美國(guó)民眾對(duì)官方計(jì)劃將該空間站交給私人強(qiáng)烈不滿。美國(guó)宇航局已經(jīng)在與私企進(jìn)行合作，其中包括在國(guó)際空間站上進(jìn)行的科研項(xiàng)目，以及現(xiàn)在已經(jīng)由“太空X”和“軌道ATK”公司承擔(dān)的向國(guó)際空間站運(yùn)送貨物的任務(wù)。美國(guó)宇航局認(rèn)為，移交國(guó)際空間站將讓太空學(xué)界繼續(xù)利用該空間站的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)讓該局把從該空間站獲得的收益投向研發(fā)未來更先進(jìn)的空間站。

空間站發(fā)展歷程

1968年12月21日

美國(guó)“阿波羅8號(hào)”飛船升空，成為第一艘離開地球軌道的載人飛船。它環(huán)繞月球10次，在此期間船上宇航員拍攝了一系列從太空看地球的照片。

1969年7月20日

美國(guó)宇航員阿姆斯特朗登陸月球。

1971年4月19日

蘇聯(lián)發(fā)射“禮炮1號(hào)”空間站。這是第一座空間站。

1985年2月19日

蘇聯(lián)發(fā)射“和平號(hào)”空間站。它后來成為第一座連續(xù)被居住的空間站。

1998年11月20日

國(guó)際空間站的第一個(gè)組件進(jìn)入軌道。美國(guó)、俄羅斯、日本、加拿大和歐洲的一些國(guó)家參與了國(guó)際空間站建設(shè)。

2011年9月29日

中國(guó)發(fā)射自己的第一座空間站“天宮一號(hào)”，并計(jì)劃到2022年建成第一座永久性空間站。2018年4月，“天宮一號(hào)”墜向地球。

2022年

美國(guó)宇航局計(jì)劃發(fā)射環(huán)繞月球的新空間站“深空通道”的第一個(gè)組件——電源站。

2024年

“太空X”公司計(jì)劃用自己的“獵鷹”火箭送人登陸火星。

國(guó)際空間站全景

供熱

命運(yùn)艙頂部的一臺(tái)分配器，為房間保溫和提供熱水。

微重力科學(xué)工具箱

它被用于多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中許多實(shí)驗(yàn)要用到化學(xué)品或易燃物樣本。這些樣本必須被安全處置。

命運(yùn)實(shí)驗(yàn)艙

它是國(guó)際空間站上安裝的第一個(gè)研究艙。它有一個(gè)面對(duì)地球的大窗戶。

機(jī)組艙

和諧艙中有4間睡房?？臻g站的俄羅斯部分另有兩間。

和諧艙

其命名來自2007年的學(xué)生競(jìng)賽?？臻g站上的美國(guó)機(jī)組住在該艙。該艙長(zhǎng)7.2米。直徑4.4米。

加壓適配器

它與航天飛機(jī)的主要停泊港CBM相連。

睡覺

每個(gè)睡房都和一間電話亭大小相仿。它有滑動(dòng)門。墻上有睡袋。

床

私人用具和照片等也附著在墻上。

滑門

臺(tái)式電腦

食物

空間站宇航員們?cè)谌蝿?wù)開始前5個(gè)月選定自己的菜單。食物儲(chǔ)存在透明抽屜里。

聯(lián)合艙

由美國(guó)制造的加壓艙。1998年11月安裝到國(guó)際空間站上。這里是空間站的餐廳和廚房區(qū)。

庫波拉

在這里可觀察全太空。它還是機(jī)器人控制站。它長(zhǎng)3米。高1.5米，直徑3米。

國(guó)際空間站上的生活

國(guó)際空間站的體積相當(dāng)于一架波音747飛機(jī)的兩倍。生活在這個(gè)空間站上。感覺就像是生活在以一個(gè)個(gè)金屬艙連接起來的潛艇中。艙內(nèi)照明很亮。風(fēng)扇嗡嗡（目的是陽止二氧化碳堆積）。空間站上的水來自一部對(duì)尿液和凝結(jié)水進(jìn)行回收、凈化的機(jī)器。不同的艙有不同的功能.例如睡眠、就餐和工作。

并不孤獨(dú)

包括加州紅橘在內(nèi)，空間站上的各種生活物資都定期由貨運(yùn)飛船從地球送來。站上人員會(huì)拍照、寫歌、發(fā)郵件、打電話和使用社交媒體?？臻g站上的通信信號(hào)不算太好。但也夠用。站上人員喜歡和地球上的人分享自己在空間站上的經(jīng)歷。

加壓適配器

這一適配器與俄羅斯的曙光艙連接。

典型的16小時(shí)

空間站上的非睡眠時(shí)間為16小時(shí)。早晨的全站策劃會(huì)持續(xù)15或20分鐘。接著。站上的100項(xiàng)實(shí)驗(yàn)就開始了。站上人員每天必須鍛煉兩小時(shí).以防止骨質(zhì)流失和肌肉退化。晚上也有一次與空間站全球成員溝通的會(huì)議。會(huì)后還要為第二天的工作做準(zhǔn)備。

平靜艙

該艙中的生命支持系統(tǒng)回收廢水，產(chǎn)生氧，并且除去艙內(nèi)空氣中的污染物。

供應(yīng)站

庫波拉艙有7個(gè)觀測(cè)窗。還是外圍機(jī)器臂的工作站。宇航員運(yùn)用機(jī)器臂捕捉到達(dá)的龍艙。龍艙每次從地球上送來6噸新鮮食物、硬件設(shè)備和其他科學(xué)設(shè)備。

工作

空間站機(jī)組的主要工作就是做實(shí)驗(yàn)、安裝和移動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置、關(guān)電源和接通電源。機(jī)組成員們既是科學(xué)家也是工程師。他們每天最多工作達(dá)16小時(shí)。

深空通道

如果人類要探索地球軌道以外的太空，就需要測(cè)試新技術(shù)和建立一座運(yùn)營(yíng)基地。一座環(huán)繞月球的空間站就能做到這兩點(diǎn)。它將距離地球足夠遠(yuǎn)，從而能測(cè)試未來的深空任務(wù)，例如美國(guó)宇航局的載人“獵戶座”艙遠(yuǎn)程任務(wù)（前往火星）。另一方面，月球軌道距離地球相對(duì)近，如果發(fā)生意外，進(jìn)行修復(fù)、救援比較方便。

這些目標(biāo)正在推動(dòng)美國(guó)宇航局及其他空間機(jī)構(gòu)建造“深空通道”——第一座月球空間站。該任務(wù)目前仍處于籌劃階段，但宇航局希望能早至2022年發(fā)射“深空通道”的電源和動(dòng)力系統(tǒng)，2023年發(fā)射加壓居住艙，之后發(fā)射氣閘和其他加壓艙。

“獵戶座”飛船載員4人，因此“深空通道”也必須容納至少4人。然而，“深空通道”不會(huì)像國(guó)際空間站那樣被連續(xù)居住，也不會(huì)像國(guó)際空間站那樣達(dá)到一個(gè)足球場(chǎng)大小的巨大規(guī)模。美國(guó)宇航局的計(jì)劃是，小型機(jī)組每次在“深空通道”待一兩個(gè)月，維護(hù)和材料供應(yīng)任務(wù)等則由機(jī)器人完成。

以這種方式，“深空通道”的名稱和目的就都明確了。它將不會(huì)是國(guó)際空間站那樣的地球人的太空家園，而是一座像火車站那樣的空間站。從某些意義上來說，“深空通道”將不會(huì)像國(guó)際空間站那樣進(jìn)行從細(xì)胞生物學(xué)到天體物理學(xué)的全方位實(shí)驗(yàn)。除了低重力實(shí)驗(yàn)之外，“深空通道”還將對(duì)來自地球保護(hù)層“范艾倫帶”以外的輻射進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于更遙遠(yuǎn)、輻射強(qiáng)度更大的未來載人任務(wù)來說，這樣的測(cè)試非常必要。

“深空通道”的真正價(jià)值，在于它的位置和它為適應(yīng)不同任務(wù)而改變軌道路徑的能力。比如，低軌道以支持宇航員或機(jī)器人探索月面，或飛到高處與深空飛船（包括美國(guó)宇航局計(jì)劃在2030年前后發(fā)射的載人火星飛船）會(huì)合。

紅色誘惑

載人太空探索將不會(huì)止步于月球。終有一天，人類會(huì)踏足火星。為了讓載人火星之旅變得不稀奇，就像“深空通道”環(huán)繞月球的目的那樣，我們也需要以類似目的讓一座空間站環(huán)繞火星。美國(guó)洛克希德·馬丁公司正在研發(fā)“火星基礎(chǔ)營(yíng)地”，計(jì)劃最早在2028年發(fā)射，由此為載人登陸紅色的火星打下基礎(chǔ)。