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空间站的前世今生看它都有什么用途又是如何变身成宇宙城堡的

  虽然航天科技的历史并不久远,但是在这个新生事物中,空间站的历史相对来说并不短,早在1971年人类就成功发射了史上第一座空间站,至今已有了半个世纪的历史。

  1961年人类实现了首次载人航天,第一次在大气层的边缘亲眼俯瞰地球,此举的意义之一在于证明了人类在有相应准备的时候,是能够在太空中进行长时间的工作和生活的。

  之后的几年里人们不断完善空间站的技术,不断地将其放大,到1971年发射的“礼炮”1号空间站时,作为世界上第一座空间站,虽然它仍然很原始,但是已经有了轨道舱、服务舱和对接舱,全重约18.5吨。单从空间站的角度来说它是成功的,虽然2次和飞船对接都出了不同的问题,但是3名航天员却在空间站内完成了为期23天的工作,证明空间站的整体设计还是成功的,2个多月后空置的空间站坠入大气层烧蚀殆尽。

  之后“礼炮”2、3、4、5先后升空,除了2号因为升空后造成解体,其余全都完成任务。这一系列空间站被称作是第一代空间站,他们的特点是结构小,无法维持长久的生活,但是验证了空间站的诸多技术,例如物资补给技术、对接技术等,为后世的空间站发展打下了基础。

  “礼炮”6、7号被称为第二代空间站,它们体型更大, 对接口上升至2个,有更强的对接能力,设计寿命也增加到了10年。1986年,世界上第一座多模块式的空间站“和平”号升空,作为一个更加复杂的空间站,它其实是分批发射升空再对接的,本体长13.13米,重21吨,多达6个对接口,通过不断的组合,最终呈现在我们面前的就是一个多结构的空间站。

  早在1984年,美国就提出了建立国际空间站的计划,几年后在“自由”号的基础上开始与各国一起共同组建“阿尔法”国际空间站,1993年才完成设计,各国开始分头准备,直到本世纪初才基本建设完成,可供6、7人长期生活工作。空间站设计寿命15~20年,因此至今“阿尔法”号实际上已经快到设计寿命极限了。

  最初的空间站结构紧凑,所携带的物资给养难以长时间维系,而且最大的问题就是这样的空间站造价太高。本身发射火箭就是一个耗费很大的工程,发射重达十几吨的空间站更是如此,这还没有加上空间站本身的设计、建造费用,升空后只使用两三个月是一件费效比很低的事。

  之后的空间站显然吸取了这个教训,将模块化理念加入其中,增加舱段的使用寿命,这样通过不断地把不同功能的舱段发射升空,不断的组装,最终就能得到一个更加大型,功能更加完善的空间站。

  这样还有一个好处就是通过一些关键技术的分享,例如统一对接口的规格,将不同的舱段分派给不同国家或组织去设计建造,不仅加快了建造速度,而且单国的投入成本降低,是一举多得的方案。遗憾的是过去很长时间里,我国都没有被允许加入其行列,哪怕我国在航空方面颇有造诣。

  那么花费如此巨资修建的空间站都有什么作用呢?首先就是方便航天飞船等设备能够更加从容地进入预定轨道,通过两者对接,还能进行相互之间的救助等。

  其次为宇航员提供了一个长时间的工作平台,可以在太空边缘长时间清晰地观测天体,拍摄天体照片;进行一些微重力下的科学实验,例如研究种子在太空中的变化等等;也能用于观测地表洪水泛滥情况、气象变化等。

  另一个途就是将来空间站会成为人类踏足宇宙的跳板,通过不断的组合各种零部件,宇宙探索飞船直接在空间站出发,能够将飞船造得更大、功能更齐全。

  凡事都不是一朝一夕就能成功的,空间站发展至今虽然走过了半个世纪,但是因为其漫长的研发、建设时间,至今勉强走到第三代,困扰工程师的因素是多方面的,不同组件的升空时间差异大,造成最短的木板来决定水桶的装水量,其他组建再新也不会提升空间站的寿命。

  或许有人会说既然是模块化组装,那么把老旧的舱段分离丢弃不就行了;这种想法具有合理性,但是在太空中具体实施起来难度很大,如果是空间站边缘的组件还容易一点,核心舱段则难以实现。

  目前国际空间站已经在设计寿命的边缘,我国也有了自己的空间站发展计划,借助以往的技术经验累积,相信用不了多久我国的宇航员就能在国产的空间站里俯瞰地球。

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