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第8章 空间站的基本结构

一般空间站的基本构架,由大型运载火箭发射人轨,本体可以载人人轨,也可先不载人,随后上人;或短期上人,长期自行工作。根据需要,随后发射货运飞船或航天飞机把有效载荷运送人轨与之对接,采取积木式建造逐步扩展。

空间站通常由本体即中心构架、对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳能电池阵列板等组成。

对接舱用于停靠飞船、航天飞机和各种航天器,一般有两个以上,开始的“礼炮”1~5号只有一个对接舱口,到“礼炮”6~7号增为两个,而“和平”1号已达6个,未来的航天站将有12个至20个。

气闸舱用于密压舱段与真空空间之间的隔离段,为宇航员进出站内外提供必经的过渡通道,设有两道舱门,分别与密压舱和外壳舱相连。一般宇航员要在气闸舱内吸纯氧至少35小时才能出站活动,这叫“吸氧排氮”的“人体处理”。

轨道舱用于宇航员的工作场所,包括实验室、加工室、空间站控制室和修理间。舱内形成了和地球常规环境、压力、温度、湿度等地面自然条件相同的人造环境条件。

生活舱用于宇航员食、住和休息娱乐,一般设有卧室、餐厅、卫生间等,宇航员还能洗澡,沿“微型跑道”跑步,骑“自行车记功器”锻炼身体,以及散步;看电视,与地面通过可视电话进行聊天、联络等。其舱内自然环境条件也和轨道舱一样。

服务舱用于装备推进系统,即作为机动转移、调姿、加速、减速、侧滑等动力设置,气源和电源等能源保障设施,供全站使用。

专用设备舱根据特定任务而设置的可安装专用仪器设备的舱段,如空间探测器、天文望远镜、各种测试仪、电视摄像机以及遥控侦察照相机等。

太阳能电池阵列板是站载各种设施的用电电源。

尽管已上天的空间站经过不断改进完善,工作条件和生活环境已有了很大改善,但仍是风险度很大的一个特殊空间。首先,来自轨道上的外界威胁,时刻困扰着宇航员,不要说人为的有意的袭击和巨大的不明飞行物的撞击,就是仅仅一颗重量只有10毫克的微流星,若与每秒数十千米速度飞行的空间站相撞,就可能击穿其舷窗玻璃,更大的微流星则会击穿其舱壁,使站内空气迅速泄露造成使人窒息而死的严重事故。还有,舱内如失火、气体爆炸、重要机器失灵,都可能导致人身伤亡。因此,在空间站外通常都停靠着一艘载人飞船,随时准备救援。这种救援船,有人就叫它“轨道救生艇”。

此外,当今的空间站还有许多重大技术问题有待解决。例如,空间站上的生活用水、用氧和食品,都要从地面派货运飞船送上去,仅此一项三名宇航员一个月生活就需1吨氧、水和食品;今后要长期驻站生活,非靠自给自足不行,如何解决是个难题。再如,宇航员走出舱外要经“吸氧排氮”,费,时费力,也不适应经常要进出舱口活动的需要,也要设法解决;还有,站上能源供应紧张,太阳能电池只有4千瓦,远不够用,这些都要进一步改进。

空间站的总体结构形式也在不断改进。开始时是舱段式的,后来改为多对接口复合式,现已开始向桁架挂舱式发展。

目前已上天的空间站实质上都不是永久性的,所谓“永久性空间站”是指在长寿命基础上增加轨道上的替换、补给和维修能力,使空间站的寿命延长到不再需要时为止。

因此,空间站的概念也在不断变革,从“长寿命”(5~10年)到“永久性”(无年限)是航天技术的一大飞跃和突破。有史以来,空间站上天的并不多,只有10座,但空间站的重要性促使科学家们对“永久性”空间站的概念不断扩大,已突破了由单一密封舱段组成的整体,发展为一列“太空列车”的航天器群,除包括大型中心桁架、多个密封舱、非密封舱和太阳能帆板外,还包括同轨平台、极轨平台、轨道机动飞行器、轨道转移飞行器(即“空间渡船”)、“太空自行车”、跟踪和数据中继卫星等。这些航天器都是隶属于永久性空间站的一部分,是空间站的有机群体,可以完成更繁杂、更宠大的各种航天任务。

从宏观上看,当代空间站都属于短寿命或长寿命的两种类型,未来的空间站将有两个发展趋势,即一种是大型的永久性载人空间站;另一种是短期上人,长期自主工作的小规模空间站。前者就是美国正在研制的“自由”号永久性空间站;后者就是美国于1993年发射上天的“空间工业设施”。事有凑巧,1990年5月,在日本东京召开的第17届国际空间技术和科学会议上,日本也提出了一种短期上人,长期自主工作的“载人服务平台”的设想。各国将根据各自实际条件,选择自己的发展道路。

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