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即将退役的国际空间站,居然是个缝合怪?

作者:转载     发布时间:2020-10-21 点击数:45

 

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bg平台官网  2020年9月18日,俄罗斯卫星网报道国际空间站美国舱外部发现氨气泄漏;9月30日,俄罗斯国家航天集团公司发言人表示,国际空间站俄罗斯“星辰”舱再次发现漏气。考虑到原计划在2020年后结束使命的情况(后又延到2024年),状况百出的国际空间站是否真的不行了?要想了解这个问题,我们首先得知道国际空间站的前世今生。

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  国际空间站(International Space Station, ISS)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(人类第一个空间站是礼炮一号,这也是为什么俄罗斯坚决反对国际空间站最初提议名称“阿尔法Alpha”),其主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,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(英国、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划)。

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联盟11号与礼炮1号对接,但由于泊接机件问题,联盟10号并没有成功 图源: 维基百科

  国际空间站前身是美国航天局的自由号空间站(1984年提出),是八十年代美国战略防御计划的一部分。冷战结束后,美国航天局研发经费急剧缩减,直到1993年其他几个国家先后加入之后,国际空间站计划才逐渐完善。

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1f80-kaqzmiw6392055.jpg一些最初的空间站设计

  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。

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目前空间站面积大约为一个橄榄球球场 

  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。

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2954-kaqzmiw6392328.png曙光号与团结号舱(两者间需要加压对接适配舱进行连接,PMA)

bg平台官网  2000年7月星辰号服务舱与空间站连接,它提供生命保障系统,是“俄罗斯区”的功能中心。2000年11月2日首批航天员登上国际空间站。

7cee-kaqzmiw6392459.png星辰号前端三个接口与曙光号对接,并在后端留下了一个接口

  接下来是桁架,Z1桁架和P6桁架及太阳能电池板被安置在了团结号的上方,上面有散热板和提供电力的电池板,为生命系统和电力系统提供了保障。

7a2f-kaqzmiw6392529.png桁架的放置意味着宇航员可以长期驻留空间站

  2001年2月7日,命运号实验舱由亚特兰蒂斯号火箭运载,与团结号紧紧连接,成为了美国重点实验舱。 

03f2-kaqzmiw6392593.png为保证连接顺利,PMA-2被移动到命运号的另一端

  2001年3月13日,外部装载平台1(ESP-1)作为空间站备用零件储备库被安装在命运号外部。同年4月19日,移动维修系统——空间站遥控机械臂(加拿大臂2)被安装在命运号另一端,它可以在空间站外提供辅助,减少宇航员太空外行走的必要性。

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加拿大臂2具有很强的灵活性

  寻求号气密舱(联合气密舱)于2001年7月12日被发射并安装在命运号另一侧,用于宇航员舱外太空作业。

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bg平台官网  俄罗斯码头号对接舱正如其名,一方面用于宇航员太空行走的准备舱,另一方面也用于访问飞船的对接舱。 

a600-kaqzmiw6392718 (1).png码头号被安装在曙光号一端的下方

bg平台官网  接下来就是空间站桁架架构的综合搭建,为了配合S0桁架上的移动远距离维修基础系统(MBS),加拿大臂2也被移动到这个位置。

dce0-kaqzmiw6392761 (1).pngMBS能顺着桁架左右移动

  P3、P4和P5桁架及太阳能电池板被安装在P1桁架上,同时为了保持平衡,S3、S4和S5桁架及太阳能电池板被安装在S1桁架上,同时加载了两个外部装载平台(ESP3和ESP4)。

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P6桁架最终也被放到了它原本设计的位置P5一侧,并展开太阳能电池板。

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  和谐号节点舱,也叫作2号节点舱,被安装在命运号前端,它具有6个对接口,可以让空间站支持更多的拓展。

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  其中一个接口就连接了欧洲的哥伦布实验舱。

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bg平台官网  为了发挥出最大的功效,加拿大的特殊微动作机械手(Dextre)被放置在了加拿大臂2的末端。

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  空间站最大的舱段是日本的希望号实验舱(Kibo),它自带机械臂和实验储藏舱,连接在和谐号的另一侧接口。

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  2009年3月15日,桁架的最后一部分,S6及其太阳能电池板顺利归位,空间站桁架达到对称平衡。

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  至此以后,国际空间站的大致架构搭建完成,剩下的只是一些局部修改和调整。2019年7月,日本为了研究真空中暴露实验项目,在希望号外部加载了外部实验平台。

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  俄罗斯的探索号迷你研究舱(迷你研究舱2)与码头号具有异曲同工之妙,它不仅提供了多个对接口,本身也具备实验功能。

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探索号迷你研究舱外表就十分“俄式”

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2090-kaqzmiw6392339.png快速后勤运输工具ELC-1-4被安装在桁架上用于储存硬件工具

bg平台官网  节点舱3即宁静号,被安装在团结号旁边,其下端加载了一个很小的舱段,叫做穹顶舱,七扇窗户可以用于观察太空和地球,在不工作时段,窗户可以关闭,减小被撞损的风险。

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  在2010年5月,俄罗斯发射了另一个迷你研究舱1,即晨曦号,被安装在曙光号上并留下了接口。

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  列奥纳多号货舱和比奇洛(BEAM)充气太空舱被挂载在宁静号上,前者用于储存给养和废弃物,随后被带离太空站,后者用于验证太空充气技术是否可行。

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bg平台官网  随后国际太空站没有出现新的大舱段,但陆陆续续会有因为某些项目而做的局部微调整。

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  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,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。

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美国国家气象局雷达探测到的散布于得克萨斯和路易斯安纳的哥伦比亚号残骸,以红色、橙色和黄色显示

  按照预定计划,空间站的建设在航天飞机重返太空之后将于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。

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  到2010年6月,空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈。国际空间站原计划在2020年后结束使命,后来改为2024年。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。

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  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,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。

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  然而就目前而言,空间站设备老化和技术落后等问题越来越严重,多次出现气体泄露和装置脱落等问题,空间站使用寿命是否能延长到2028年尚未可知。在国际空间站退役后,届时中国空间站是否成为了唯一的在役空间站呢?

ceb5-kaqzmiw6393153.png国际空间站(ISS)处于巴西北部之时观察到的地球样貌的照片 图源: 维基百科


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