自人類脫離蠻荒走入文明社會(huì)以來，就沒有停止過飛天的夢(mèng)想，伴隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在這個(gè)夢(mèng)想終于成真。而作為當(dāng)前承載這個(gè)夢(mèng)想的“終極平臺(tái)”，空間站成為了我們進(jìn)軍太空的重要基地，作為一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可供多名航天員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的載人航天器。我們又對(duì)它有多少了解呢。
從1971年迄今，世界上共發(fā)射成功10個(gè)空間站，已發(fā)展到第三代，前蘇聯(lián)“禮炮1號(hào)”～“禮炮5號(hào)”共5個(gè)空間站和美國(guó)的“天空試驗(yàn)室”為第一代空間站，“禮炮6號(hào)”和“禮炮7號(hào)”為第二代空間站，“和平”號(hào)為第三代空間站。圖為前蘇聯(lián)“禮炮一號(hào)”空間站。
“禮炮一號(hào)”由3個(gè)直徑不同的柱形艙段組成，總長(zhǎng)約14.5米，總重約18.3噸。主要基本分系統(tǒng)包括主控制系統(tǒng)，它既可自動(dòng)進(jìn)行，亦可由航天員手控或地面遙控進(jìn)行；方位和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于對(duì)接操縱；發(fā)動(dòng)機(jī)姿態(tài)與機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于軌道機(jī)動(dòng)和交會(huì)操縱；無線電指令與電視控制系統(tǒng)；遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)；無線電遙測(cè)系統(tǒng)，用于探測(cè)進(jìn)步號(hào)目標(biāo)飛船；電源系統(tǒng)；生命保障系統(tǒng)以及生物醫(yī)學(xué)裝置。
“禮炮一號(hào)”于1971年4月19日發(fā)射，在太空運(yùn)行了175天，不過禮炮一號(hào)的試驗(yàn)并不順利，聯(lián)盟10號(hào)飛船對(duì)接失敗，航天員沒能進(jìn)入空間站。聯(lián)盟11號(hào)飛船成功對(duì)接并進(jìn)入空間站，工作生活了23天，進(jìn)行了一系列醫(yī)學(xué)和科學(xué)試驗(yàn)，可惜聯(lián)盟11號(hào)的三名航天員在返回地面時(shí)遇難，這三名宇航員也是“禮炮一號(hào)”唯一接待過的一批訪客。后繼的禮炮系列空間站同樣故障多多，1973年4月4日發(fā)射的禮炮2號(hào)空間站入軌后不久空間站減壓，姿軌控系統(tǒng)也出現(xiàn)故障，隨后不久解體再入，軌道飛行時(shí)間僅有54天。
1974年6月25日發(fā)射的禮炮三號(hào)空間站在軌運(yùn)行了213天，其中聯(lián)盟14號(hào)飛船成功對(duì)接并飛行15天，不過聯(lián)盟15號(hào)又對(duì)接失敗。
民用型“禮炮4號(hào)”空間站于1974年12月26日發(fā)射。1975年1月10日，“聯(lián)盟17號(hào)”飛船發(fā)射。在同“禮炮4號(hào)”對(duì)接后，航天員開始進(jìn)站工作。5月24日，“聯(lián)盟18號(hào)”又載兩名航天員進(jìn)入軌道。他們?cè)凇岸Y炮4號(hào)”上工作了62天。這兩組航天員在“禮炮4號(hào)”上工作生活共計(jì)90多天，進(jìn)行了大量研究和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，取得了很大成功?！岸Y炮4號(hào)”于1976年2月16日墜入大氣層。
4個(gè)月后，軍用型“禮炮5號(hào)”空間站于6月22日發(fā)射入軌。期間它只接納了兩批航天員。它在軌道上進(jìn)行了多次調(diào)整，最后于1977年8月28日再次進(jìn)入大氣層。
前蘇聯(lián)第二代空間站包括“禮炮”6號(hào)和7號(hào)。這兩座空間站要解決的問題除進(jìn)一步提高安全性和可靠性外，另兩項(xiàng)重大的變化是長(zhǎng)壽命和擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。如果軌道高度保持在250千米，每年消耗推進(jìn)劑則為4.75噸；如果軌道提高到350千米，則推進(jìn)劑消耗只要600千克?！岸Y炮”6號(hào)和7號(hào)正是采用這種較高的軌道。
另外，為更大限度地提高軌道運(yùn)行壽命，第二代空間站具有兩個(gè)對(duì)接窗口，一個(gè)用于“聯(lián)盟號(hào)”載人飛船對(duì)接，另一個(gè)用于不載人貨運(yùn)飛船對(duì)接，用于軌道加油和往返運(yùn)送試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)物品。“禮炮6號(hào)”于1977年9月29日由“質(zhì)子號(hào)”運(yùn)載火箭送入軌道。禮炮6號(hào)在軌運(yùn)行共達(dá)58個(gè)月。在航天員進(jìn)站工作期間，完成了大量科學(xué)觀測(cè)、地球資源觀測(cè)、人體生物醫(yī)學(xué)研究和技術(shù)實(shí)驗(yàn)。
更具有應(yīng)用意義的工作則是進(jìn)行了大量半導(dǎo)體、晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)和用結(jié)晶爐及合金爐進(jìn)行了金屬冶煉實(shí)驗(yàn)。航天員還首次熔化了玻璃，這使前蘇聯(lián)科學(xué)家十分興奮。這項(xiàng)工作對(duì)于制造高性能的光導(dǎo)纖維具有重大意義。1982年4月19日，“禮炮7號(hào)”空間站發(fā)射入軌道。5月13日，“聯(lián)盟”T-5號(hào)飛船載航天員列別杰夫和列扎沃依進(jìn)入軌道并于14日與“禮炮7號(hào)”對(duì)接成功，開始了新空間站的運(yùn)行和使用。
“禮炮7號(hào)”在運(yùn)行期間，取得了許多重大成績(jī)。航天員基齊姆、索洛維約夫和阿季科夫創(chuàng)造了在軌時(shí)間的新紀(jì)錄237天。航天員進(jìn)行了6次艙外活動(dòng)，累計(jì)時(shí)間近23小時(shí)。另外重要的活動(dòng)還有：“聯(lián)盟6號(hào)”的航天員通過氣閘艙釋放了兩顆重28千克的業(yè)余無線電愛好者衛(wèi)星，“聯(lián)盟13號(hào)”的航天員在艙外對(duì)“禮炮7號(hào)”的對(duì)接口進(jìn)行了修理，空間站內(nèi)航天員最多時(shí)達(dá)6人。
接下來就是美國(guó)的“天空實(shí)驗(yàn)室”。該計(jì)劃源自1966年提出的土星S-IVB級(jí)箭體試驗(yàn)?zāi)K方案，用土星5號(hào)火箭的第三級(jí)箭體改造為空間站主體，SSESM在競(jìng)爭(zhēng)中落敗于載人軌道實(shí)驗(yàn)室(MOL)方案，但1969年MOL取消。由于阿波羅18到20任務(wù)的取消，NASA空余出三枚土星5號(hào)火箭，于是SSESM借機(jī)還魂為“天空實(shí)驗(yàn)室”。天空實(shí)驗(yàn)室全長(zhǎng)36米，最大直徑6.7米，質(zhì)量約77噸，包括軌道艙、氣閘艙、對(duì)接艙、太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。
1973年5月14日天空實(shí)驗(yàn)室使用土星INT-21火箭發(fā)射進(jìn)入高度為435千米的近地圓軌道。1973年5月25日、7月8日和11月16日美國(guó)分別進(jìn)行了三次阿波羅飛船發(fā)射均成功與天空實(shí)驗(yàn)室對(duì)接，每次任務(wù)三名航天員，三次任務(wù)中九名總計(jì)在空間站生活171天。1974年2月8日第三次天空實(shí)驗(yàn)室飛行任務(wù)的航天員著陸，此后天空實(shí)驗(yàn)室關(guān)閉。
雖然NASA曾計(jì)劃使用航天飛機(jī)為天空實(shí)驗(yàn)室加注燃料重啟空間站，但由于大氣阻力超過預(yù)期，1979年天空實(shí)驗(yàn)室提前墜落。天空實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量天文、遙感和航天生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，它拍攝了大量太陽(yáng)活動(dòng)照片，科霍切克彗星的觀測(cè)是人類首次大氣層外親眼觀看到了彗星。
然后就是大名鼎鼎的“和平號(hào)”軌道空間站。1986年2月20日凌晨，一枚三級(jí)“質(zhì)子號(hào)”運(yùn)載火箭將“和平號(hào)”空間站主體發(fā)射升空，進(jìn)入一條與“禮炮7-宇宙1686號(hào)”復(fù)合體相似的軌道。1987年3月31日，前蘇聯(lián)用“質(zhì)子”運(yùn)載火箭發(fā)射了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)艙──“量子1號(hào)”，開始了“和平號(hào)”積木空間站的正式組裝工作。
1989年11月26日“量子2號(hào)”發(fā)射。在與“量子1號(hào)”對(duì)接后，航天員通過機(jī)械臂把它移到預(yù)定的側(cè)向?qū)涌跉w位。1990年5月31日“量子3號(hào)”專用艙發(fā)射，于6月10日與“和平號(hào)”對(duì)接。這樣，“和平號(hào)”空間站的規(guī)模逐步擴(kuò)大，形成了由“和平號(hào)”主體、3個(gè)大型實(shí)驗(yàn)艙和“聯(lián)盟號(hào)”飛船以及“進(jìn)步號(hào)”貨運(yùn)飛船組成的復(fù)合體，重量達(dá)85噸。
在此期間，航天員的留空時(shí)間也不斷延長(zhǎng)。1987年12月29日，羅曼年科、亞歷山大羅夫和列夫欽科乘“聯(lián)盟”TM-4號(hào)飛船返回地面。羅曼年科創(chuàng)造了在太空工作和生活326天的新紀(jì)錄。季托夫和馬納羅夫在1988年12月21日返回地面時(shí)，把在太空中生活和工作的時(shí)間紀(jì)錄一下子提高到366天，其中在“和平號(hào)”上逗留364天。
1989年9月6日“聯(lián)盟”TM-8號(hào)載維克多連科和謝列布羅夫進(jìn)入太空。這次飛行帶去了載人太空機(jī)動(dòng)裝置，像背包負(fù)在身后。它重220千克，有32個(gè)推力噴管。利用這個(gè)裝置可在太空機(jī)動(dòng)飛行6小時(shí)，可運(yùn)送90千克重的物品并能救援在太空遇險(xiǎn)的受難者。
1995年5月20日，第四個(gè)專用艙──光譜艙發(fā)射，6月1日與“和平號(hào)”核心艙對(duì)接成功。1996年4月23日，最后一個(gè)專用艙──自然艙發(fā)射，并于3天后與核心艙順利對(duì)接，從而這個(gè)航天史上最龐大的太空設(shè)施宣告全部建成。這個(gè)太空復(fù)合體的總重量約為120噸，如果再對(duì)接“聯(lián)盟號(hào)”和“進(jìn)步號(hào)”飛船，它的總重量將超過150噸。
國(guó)際空間站的設(shè)想是1983年由美國(guó)總統(tǒng)里根首先提出的，經(jīng)過近十余年的探索和多次重新設(shè)計(jì)，直到蘇聯(lián)解體、俄羅斯加盟，國(guó)際空間站才于1993年完成設(shè)計(jì)，開始實(shí)施。2012年5月，美國(guó)首次向國(guó)際空間站發(fā)射商業(yè)飛船。截止目前，一共有16個(gè)國(guó)家參與。由于美國(guó)政府反對(duì)，中國(guó)被排除在外。
國(guó)際空間站設(shè)計(jì)壽命為10-15年，總質(zhì)量約423噸、長(zhǎng)108米、寬88米，運(yùn)行軌道高度為397千米，載人艙內(nèi)大氣壓與地表面相同，可載6人。國(guó)際空間站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)模大，由航天員居住艙、實(shí)驗(yàn)艙、服務(wù)艙，對(duì)接過渡艙、桁架、太陽(yáng)能電池等部分組成，建成后總質(zhì)量將達(dá)438噸，長(zhǎng)108米。
組裝成功后的國(guó)際空間站作為科學(xué)研究和開發(fā)太空資源的手段，為人類提供一個(gè)長(zhǎng)期在太空軌道上進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)和天文觀測(cè)的機(jī)會(huì)，其作用和意義都是非常巨大的。當(dāng)然，有很多對(duì)NASA持批評(píng)觀點(diǎn)的人認(rèn)為國(guó)際空間站計(jì)劃是在浪費(fèi)時(shí)間和金錢，并且抑制了其他更有意義的計(jì)劃。持有這種觀點(diǎn)的人列舉，花費(fèi)在國(guó)際空間站計(jì)劃上的上千億美元和近乎一代人的時(shí)間，可以用來實(shí)施無數(shù)的無人太空任務(wù)，或者將這些時(shí)間和金錢花在地球上的研究中，也要比國(guó)際空間站更有意義。
天宮一號(hào)是中國(guó)第一個(gè)目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室，于2011年9月29日21時(shí)16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，飛行器全長(zhǎng)10.4米，最大直徑3.35米，由實(shí)驗(yàn)艙和資源艙構(gòu)成。它的發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)邁入中國(guó)航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段。2011年11月3日凌晨實(shí)現(xiàn)與神舟八號(hào)飛船的對(duì)接任務(wù)。2012年6月18日14時(shí)14分與神舟九號(hào)對(duì)接成功?，F(xiàn)在又與“神舟十號(hào)”飛船成功完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)。
由于天宮一號(hào)是空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)中的被動(dòng)目標(biāo)，所以也被稱作“目標(biāo)飛行器”（TargetSpacecraft，天宮一號(hào)的主要任務(wù)之一為實(shí)施空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)提供目標(biāo)飛行器）。而之后發(fā)射的神舟系列飛船，也稱作“追蹤飛行器”，入軌后主動(dòng)接近目標(biāo)飛行器。
根據(jù)載人航天工程第二步任務(wù)規(guī)劃，中國(guó)將在2010年至2015年間發(fā)射天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器和天宮二號(hào)、天宮三號(hào)兩個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，將分別發(fā)射2艘無人飛船——神舟八號(hào)、神舟九號(hào)——進(jìn)行無人對(duì)接試驗(yàn)，發(fā)射5艘無人飛船進(jìn)行載人對(duì)接試驗(yàn)和載人駐留試驗(yàn)。中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人于2010年10月27日表示，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)太空實(shí)驗(yàn)室。
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