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国际空间站

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国际空间站
STS-133 International Space Station after undocking 5.jpg
国际空间站,发现号航天飞机摄于2011年3月7日
国际空间站臂章
国际空间站臂章
空间站信息
COSPAR ID: 1998-067A
呼号AlphaStation
最大成员:6人
发射日期:1998年-
发射台肯尼迪LC-39
拜科努尔LC-1/5和LC-81/23
质量419,725千克(925,335磅)
长度:72.8米(167.3英尺)
宽度:108.5米(357.5英尺)
高度:20米(66英尺)
加压空间:916立方米
大气压力101.3千帕
近地点347千米平均海拔
(2010年6月18日)
远地点360千米平均海拔
(2010年6月18日)
轨道倾角51.6度
平均速度:7,706.6米/秒
(27,743.8千米/小时)
轨道周期91分
在轨天数:7974
(9月19日)
有人天数:7263
(9月19日)
轨道数目:125164
(9月19日)
轨道衰减2千米/月
资料日期:2010年5月23日
(除非另外注释)。
参考资料: [1][2][3]
配置图
国际空间站装配状况 (至2011年5月)
国际空间站装配状况
(至2011年5月)
  最初创始国
  美国宇航局签约国

国际空间站(法语:Station spatiale internationale缩写SSI;英语:International Space Station缩写ISS;俄语:Междунаро́дная косми́ческая ста́нция,缩写为МКС)是一个在近地轨道上运行的科研设施,是人类历史上第九个载人的空间站。空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,研究领域包括生物学物理学天文学地理学气象学等,目前由五个国家或地区合作运转,包括美国国家航空航天局俄罗斯联邦航天局日本宇宙航空研究开发机构加拿大航天局、和欧洲空间局(成员国英国[4]爱尔兰葡萄牙奥地利芬兰没有参加国际空间站计划,希腊卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局的。[5])。中华人民共和国曾表达参与国际空间站建设的意向,但因美国出于政治原因反对其加入以及中方资金、技术不足等诸多障碍最终未能提交申请[6][7]。迄今为止,已有来自多国的航天员登上国际空间站执行任务,但均为美国俄罗斯主导的太空计划,其中还包括七名太空游客。从1998年11月15日国际空间站第一个部分曙光号功能货舱发射升空。到2010年6月,空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈[8]。国际空间站原计划在2020年后结束使命,后来改为2024年。[9]。负责国际空间站与地面之间运输的航天器有联盟号进步号自动运载飞船H-II运输载具龙飞船发现号航天飞机奋进号航天飞机天鹅号宇宙飞船等。国际空间站最多可承载六名乘员(长时间),大部分实验设施也已经投入使用。由于大气阻力和重新启动等因素的影响,国际空间站的轨道实际高度常发生漂移。

命名

国际空间站最初提议的名字是“阿尔法(Alpha)空间站”,但是遭到俄罗斯的反对,理由是此名字暗示国际空间站是人类历史上第一个空间站,而苏联及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。虽然国际空间站的命名没有采用最初提出的阿尔法空间站,但是空间站的无线电呼号却是“阿尔法”,这个呼号是空间站第一批乘员登站时确定的,当时国际空间站的名字仍然未定,时任美国宇航局主席的丹尼尔·戈登英语Daniel Goldin将空间站的临时呼号定为阿尔法,此呼号后来沿用下来,成为空间站的正式电台呼号。

历史

国际空间站计划的前身是美国国家航空航天局的自由号空间站,这个计划是1980年代美国战略防御计划计划的一个组成部分。在1987年12月1日美国国家航空航天局宣布波音公司通用电气公司麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造自由空间站的订单。老布什执政期间,星球大战计划被搁置,自由空间站也随之陷入停顿,1993年时任美国总统克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下,自由空间站重获新生,美国国家航空航天局开始与俄罗斯联邦航天局接触,商谈合作创建空间站的构想。

1998年11月15日国际空间站的第一个组件曙光号功能货舱进入预定轨道,同年12月,由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号连接,2000年7月星辰号服务舱与空间站连接。2000年11月2日首批航天员登上国际空间站。

国际空间站的各个组件大多由美国国家航空航天局的航天飞机进行运输,由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务,航天员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。国际空间站完全完成之后,根据其设计共可以提供7名航天员同时工作和生活。

国际空间站的预算远远超过了美国国家航空航天局最初的预计,其建造时间表也比预定的要晚,其主要原因是2003年发生哥伦比亚号航天飞机失事事件之后,美国国家航空航天局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里,空间站的人员和物资运输完全依赖俄罗斯的联盟号航天器,空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。按照预定计划,空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在2006年恢复,但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114飞行任务完成后,由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落,美国国家航空航天局再次停飞所有航天飞机,这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。

2006年11月20日,国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清电视直播,并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清电视直播画面。直播节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯-阿莱格里亚,摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套直播系统名为太空视频网关,直播的清晰度可以达到普通模拟电视的6倍。[10]

2007年1月31日,国际空间站第14长期考察组中的两名美国航天员洛佩斯-阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空漫步。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统,完成了一些电路接线工作,使对接的航天飞机能接入并使用空间站上新太阳能电池板提供的电力,将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃,然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收[11]。2月4日美国东部时间上午8时38分,这两名航天员再度出舱,进行约7个小时的太空漫步。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入永久系统,对一个废弃的氨水冷却设备进行清理[12]。2月8日,这两名航天员完成了6小时40分钟的第三次太空漫步,将空间站外的两个大型遮罩移除丢弃,并安装货物运输机的几个附属设备[13]。2月22日,国际空间站飞行工程师、俄罗斯航天员米哈伊尔·秋林和洛佩斯-阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外层空间漫步,修复了对接在空间站上的进步M-58飞船的一处未能收拢的天线[14]

第23次任务合照

2007年10月30日[15],美国“发现号”航天飞机航天员日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时,电池板出现破裂,美国国家航空航天局科学家查看电池板破损处,了解造成原因。

2009年3月,美国国家航空航天局网站开始在线直播国际空间站即时画面,空间站工作人员睡觉或者下班的时候,全球互联网用户可以通过网络欣赏空间站的直播影像[16]

2012年5月31日,全球首艘访问空间站的商业航天器——美国龙飞船成功返回地球,制造龙飞船的SpaceX与美国国家航空航天局签署了价值16亿美元的合约,向空间站发射12次货运航天器。

建造计划

按照计划,建造整个国际空间站共需要超过50次太空飞行和组装,其中的39次飞行需要由航天飞机完成,每次约15吨左右,有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船上的货物提供支持。整个建造工作完成后,国际空间站将会有1200立方米的内部空间,总重量420公吨,总输出功率达到110千瓦,桁架长度108.4米,舱体长度74米,额定乘员6人。

整个空间站由众多组件构成:

组件 航次 运载者 发射时间 长度
(m)
直径
(m)
质量
(kg)
曙光号功能货舱 1 A/R 质子号 1998年11月15日 12.6 4.1 19,323
团结号节点舱(1号节点舱) 2A - STS-88 奋进号 1998年12月4日 5.49 4.57 11,612
星辰号服务舱 1R 质子号 2000年7月12日 13.1 4.15 19,050
国际空间站桁架 - Z1桁架 3A - STS-92 发现号 2000年10月11日 4.9 4.2 8,755
国际空间站桁架 - P6桁架及太阳能电池板 4A - STS-97 奋进号 2000年11月30日 73.2 10.7 15,824
命运号实验舱 5A - STS-98 亚特兰蒂斯号 2001年2月7日 8.53 4.27 14,515
外部装载平台1 (ESP-1) 5A.1 - STS-102 亚特兰蒂斯号 2001年3月13日 4.9 3.65 2,676
移动维修系统 - 空间站遥控机械臂(加拿大臂2) 6A - STS-100 奋进号 2001年4月19日 17.6 0.35 4,899
寻求号气密舱(联合气密舱) 7A - STS-104 亚特兰蒂斯号 2001年7月12日 5.5 4 6,064
码头号对接舱 - 码头号气密及对接舱 4R - 进步-M-SO1英语Progress M-SO1 进步号 2001年9月14日 4.9 2.3 3,676
国际空间站桁架 - S0桁架 8A - STS-110 亚特兰蒂斯号 2002年4月8日 13.4 4.6 13,971
移动维修系统 - 机械臂移动平台 UF-2 - STS-111 奋进号 2002年6月5日 5.7 2.9 1,450
国际空间站桁架 - S1桁架 9A - STS-112 亚特兰蒂斯号 2002年10月7日 13.7 4.6 14,124
国际空间站桁架 - P1桁架 11A - STS-113 奋进号 2002年11月23日 13.7 4.6 14,003
外部装载平台2 (ESP-2) LF1 - STS-114 发现号 2005年7月26日 4.9 3.65 2,676
国际空间站桁架 - P3、P4桁架及太阳能电池板 12A - STS-115 亚特兰提斯号 2006年9月9日 13.8 4.8 15,824
国际空间站桁架 - P5桁架 12A.1 - STS-116 发现号 2006年12月9日 3.4 4.6 1,864
国际空间站桁架 - S3、S4桁架及太阳能电池板 13A - STS-117 亚特兰提斯号 2007年6月8日 13.7 5.0 16,183
国际空间站桁架 - S5桁架 13A.1 - STS-118 奋进号 2007年8月8日 3.4 4.6 1,864
外部装载平台3 (ESP-3) 13A.1 - STS-118 奋进号 2007年8月8日 4.9 3.65 2,676
和谐号节点舱(2号节点舱) 10A - STS-120 亚特兰提斯号 2007年10月23日 7.2 4.4 14,288
哥伦布实验舱 1E - STS-122 亚特兰提斯号 2008年2月7日 6.9 4.5 19,300
希望号日本实验舱 - 实验储藏舱 1J/A - STS-123 奋进号 2008年3月11日 3.9 4.4 4,200
移动维修系统 - 特殊微动作机械手 1J/A - STS-123 奋进号 2008年3月11日 3.67 6.70 1,560
希望号日本实验舱 1J - STS-124 发现号 2008年5月31日 11.19 4.39 14,800
希望号日本实验舱 - 日本机械臂 1J - STS-124 发现号 2008年5月31日 10.0 0.35 780
国际空间站桁架 - S6桁架及太阳能电池板 15A - STS-119 发现号 2009年3月15日 13.84 4.97 14,100
希望号日本实验舱 - 外部实验平台 2J/A - STS-127 奋进号 2009年7月15日 5.20 5.00 4,100
迷你研究舱2(探索号迷你研究舱) 5R - 进步-M-MIM2英语Progress M-MRM2 进步号 2009年11月10日 2.25 4.049 3,670
宁静号节点舱(3号节点舱) 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 6.706 4.480 19,000
穹顶舱 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 1.500 2.955 1,880
迷你研究舱1(晨曦号迷你研究舱) ULF4 - STS-132 亚特兰提斯号 2010年5月14日 6.00 2.35 8,015
多用途增压舱 ULF5 - STS-133 发现号 2011年2月24日 N/A N/A N/A

周期性往返任务:

预定运送的组件

已取消的组件

  • 离心重力舱
  • 对接货舱
  • 多用途对接舱
  • 生活舱
  • 乘员逃生航天器
  • 空间站推进舱
  • 俄罗斯实验舱
  • 临时控制舱

接驳航天飞机

此外还有很多非承重桁架用于支撑空间站巨大的太阳能电池板

美国太空制造公司英语Made in Space (company)专门设计的用于国际空间站微重力制造项目的3D打印机已经通过了美国宇航局最后的验证测试,将于2014年8月发射到国际空间站投入使用。[17]

组件配置

目标

美国组件的工厂
俄罗斯的火星-500建筑的三维规划,是基于地面的试验以补充基于国际空间站的试验 - 用于准备一个载人火星任务

有很多持批评观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱,并且抑制了其他更有意义的计划。持有这种观点的人列举,花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一世代的时间,可以用来实施无数的无人太空任务,或者将这些时间和金钱花在地球上的研究中,也要比国际空间站更有意义。空间站的支持者认为对于空间站的批评是目光短浅而且带有欺骗性的,支持者认为花费在载人空间探索上的巨额经费同样会给地球上的每个人带来切实的好处。有评估指出,国际空间站计划所开发的载人航天相关技术商业应用,会间接带动全球经济,其所带来的收益是最初投资的七倍,也有一些相对保守的估计则认为此种收益只是最初投资的三倍。还有一些坚定的支持者认为,即使国际空间站在科学方面的意义为零,仅其发挥的推动国际合作的作用,也足以令这个计划彪炳史册。

远期

2012年3月30日,俄罗斯联邦航天局局长弗拉基米尔·波波夫金表示,联邦航天局正在与外国伙伴讨论2020年后继续使用国际空间站的问题,并打算改变国际空间站的运作方式。波波夫金说,联邦航天局考虑将国际空间站的使用期延长到2028年,即使作出了延长使用期的决定,国际空间站的作用也将改变,它将成为进行技术试验和训练载人登月的平台。[18]

长期考察组

所有永久驻地乘员组命名“长期考察组N”,“长期考察N”在每次长期考察以后连续地被增加。太空游客没有算作是长期考察成员。直至2011年5月底,共完成了27次长期考察(长期考察1-27),1次进行中(长期考察28),11次计划中(长期考察29-39)。

因为联盟号航天器每次只能运输三名长期考察组员,空间站满员则是六人,因此一批量3+3人“长期考察组”其实是搭乘不同的航天器前来。以A、B、C次发射组员为例,当A+B一组在空间站时,称为第XX次任务长期考察组,但是当A组员返回地球,C组发射时,则变成B+C组在空间站执勤,就称为XX+1次任务长期考察组。依此类推。

图集

International Space Station docked with Endeavour and Johannes Kepler

参考文献

  1. ^ Chris Peat. ISS—Orbit Data. Heavens-Above.com. 2010-06-18 [2010-06-18]. 
  2. ^ Steven Siceloff. NASA Yields to Use of Alpha Name for Station. Space.com. 2001-02-01 [2009-01-18]. (原始内容存档于2009-03-09). 
  3. ^ STS-132 Press Kit (PDF). NASA. 2010-05-07 [2010-06-19]. 
  4. ^ 国际空间站将迎来首位英籍航天员 互联网档案馆存档,存档日期2013-12-03.,亚太日报,2013年5月21日
  5. ^ European Space Agency http://www.esa.int/esaHS/partstates.html
  6. ^ China wants role in space station. CNN. Associated Press. 2007-10-16 [2008-03-20]. (原始内容存档于2008-03-14). 
  7. ^ James Oberg. China takes aim at the space station. MSNBC. 2001-10-26 [2009-01-30]. 
  8. ^ Statement by Charlie Bolden, NASA Budget Press Conference (PDF) (新闻稿). NASA. 2010-02-01 [2010-02-01]. 
  9. ^ SPACE STATION TO BE SUNK AFTER 2020. Discovery News. 2011-07-27 [2011-07-28]. 
  10. ^ 国际空间站完成首次高清晰度直播,2006年11月17日,新华网
  11. ^ 张忠霞,国际空间站航天员进行太空漫步,新华网
  12. ^ 张忠霞,空间站航天员完成第二次太空漫步,新华网
  13. ^ 张忠霞,空间站航天员太空漫步创纪录,新华网
  14. ^ 刘洋,张忠霞,空间站航天员太空漫步修复"进步"飞船天线故障,新华网
  15. ^ 国际空间站太阳电板破损 恐影响空间站用电 互联网档案馆存档,存档日期2007-11-02.
  16. ^ 孝文. NASA网站开始线上直播国际太空站实时视频. 科学网. 2009-03-14 [2016-02-12] (中文(简体)‎). 
  17. ^ 国际空间站8月将获3D打印机拟在太空制造零件. 环中网. 
  18. ^ 星空筑巢不怕路遥. 新京报. 2012-06-17 (中文(简体)‎). 

外部链接

参见