国际空间站

国际空间站法語:缩写为;英語:缩写为;俄語:,缩写为),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為在微重力環境下的研究實驗室,研究領域包括生物學物理學天文學地理學气象学等,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開发機構加拿大太空局、和歐洲太空總署(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]

国际空间站
国际空间站臂章
空间站信息
COSPAR ID1998-067A
SATCAT no.25544
呼号AlphaStation
最大成员7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公斤(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)
加压体积916立方米
大气压力101.3千帕
远地点347公里平均海拔
(2010年6月18日)
近地点360公里平均海拔
(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公里/小时)
轨道周期91分
在轨天数8129
(2月21日)
有人天数7418
(2月21日)
轨道数目127597
(2月21日)
轨道衰减2公里/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2019年8月)
  最初创始国
  美国宇航局签约国

迄今为止,已有来自多国的宇航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份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]截至2018年12月 (2018-12),空间站预计将运行到2030年[9]。俄罗斯质子号联盟号火箭以及美国航天飞机发射了国际空间站的主要模块。负责空间站与地面之间运输的太空船有俄罗斯联盟号进步号,美国的龙飞船天鵝號宇宙飛船,日本的H-II運輸載具,以及之前来自欧空局的自动运载飞船等。国际空间站最多可承载七名乘员(長時間),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爾·戈登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。

歷史

國際太空站計劃的前身是美國太空總署的自由号空间站,這個計劃是1980年代美國戰略防禦計劃計劃的一個組成部分。在1987年12月1日美國太空總署宣佈波音公司通用電氣公司麥道飛機公司和洛迪恩推進動力公司獲得了參與建造自由太空站的訂單。老布什執政期間,星球大戰計劃被擱置,自由太空站也隨之陷入停頓,1993年時任美國總統克林頓正式結束了自由太空站計劃。冷戰結束後在美國副總統戈爾的推動下,自由太空站重獲新生,美國太空總署開始與俄羅斯聯邦太空局接觸,商談合作建立太空站的構想。

1998年11月15日國際太空站的第一個組件曙光號功能貨艙進入預定軌道,同年12月,由美國製造的團結號節點艙升空並與曙光號連接,2000年7月星辰號服務艙與太空站連接。2000年11月2日首批太空人登上國際太空站。

國際太空站的各個組件大多由美國太空總署的太空梭進行運輸,由於各個組件大多在地面就已經完成建設任務,太空人在太空只需要進行很少的操作便可以將組件連接上太空站主體。國際太空站完全完成之後,根據其設計共可以提供7名太空人同時工作和生活。

國際太空站的預算遠遠超過了美國太空總署最初的預計,其建造時間表也比預定的要晚,其主要原因是2003年發生哥倫比亞號太空梭失事事件之後,美國太空總署停飛了所有的太空梭。在太空梭停飛的兩年半時間裡,太空站的人員和物資運輸完全依賴俄羅斯的聯盟號太空船,太空站上的科學研究活動也儘可能地被壓縮了。按照預定計劃,太空站的建設將在太空梭重返太空之後在2006年恢復,但是在2005年7月發現號太空梭的STS-114飛行任務完成後,由於太空梭隔熱材料在升空過程中脫落,美國太空總署再次停飛所有太空梭,這使得國際太空站的建設時間表再次拖延。

2006年11月20日,國際太空站上的活動首次在地球上進行了高畫質電視直播,並在紐約的時代廣場大螢幕電視上播放。這是人類首次觀看到來自太空的高畫質電視直播畫面。直播節目的主角是國際太空站第14長期考察組指令長邁克爾·洛佩斯-阿萊格里亞,攝像師是站內的隨航工程師托馬斯·賴特爾。這套直播系統名為太空影片網關,直播的清晰度可以達到普通類比電視的6倍。[10]

2007年1月31日,國際太空站第14長期考察組中的兩名美國太空人洛佩斯-阿萊格里亞和蘇尼特·威廉斯成功進行超過7個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的一個冷卻回路從臨時系統接入永久系統,完成了一些電路接線工作,使對接的太空梭能接入並使用太空站上新太陽能電池板提供的電力,將一個遮光反射罩和隔熱罩丟棄,然後將一組舊太陽能電池板上的散熱器回收[11]。2月4日美國東部時間上午8時38分,這兩名太空人再度出艙,進行約7個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的另一個冷卻回路從臨時系統接入永久系統,對一個廢棄的氨水冷卻設備進行清理[12]。2月8日,這兩名太空人完成了6小時40分鐘的第三次太空漫步,將太空站外的兩個大型遮罩移除丟棄,並安裝貨物運輸機的幾個附屬裝置[13]。2月22日,國際太空站飛行工程師、俄羅斯太空人米哈伊爾·秋林和洛佩斯-阿萊格里亞進行一次6個多小時的計劃外太空漫步,修復了對接在太空站上的進步M-58飛船的一處未能收攏的天線[14]

第23次任務合照

2007年10月30日[15],美國「發現號」太空梭太空人日前為國際太空站重新裝配太陽能天線電池板時,電池板出現破裂,美國太空總署科學家檢視電池板破損處,瞭解造成原因。

2009年3月,美國太空總署網站開始線上直播國際太空站即時畫面,太空站工作人員睡覺或者下班的时候,全球網際網路用户可以通過網路欣賞太空站的直播影像[16]

2012年5月31日,全球首艘造訪太空站的商業太空船——美国龍飞船成功返回地球,制造龍飞船的SpaceX與美國太空總署簽署了價值16億美元的合約,向太空站發射12次貨運太空船。

站體漏氣事件

2020年9月29日,星辰號舱體出现漏气[17]。翌月19日,俄羅斯太空人阿纳托利·伊万尼申利用釋出的些許茶葉,讓其漂浮於星辰號的轉隔艙裡。隨後緊閉中轉隔艙口密封,再以攝影機監控茶葉於微重力下飄浮方向之移動軌跡,終於在靠近星號服務艙通訊設備附近一處牆上刮痕上找到洩漏點,太空人最後利用卡普頓膠帶(Kapton tape)修補了這個裂縫[18]

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,每次約15噸左右,有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船上的貨物提供支持。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公噸,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 發射时间 长度
(m)
直径
(m)

(kg)
曙光号功能货舱 1 A/R 质子號 1998年11月15日 12.6 4.1 19,323
团结号节点舱(1號節點艙) 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 质子號 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
外部裝載平臺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 - 空間站遙控機械臂(加拿大臂2) 6A - STS-100 奋进号 2001年4月19日 17.6 0.35 4,899
尋求號氣密艙(聯合气密舱) 7A - STS-104 亚特兰蒂斯号 2001年7月12日 5.5 4 6,064
碼頭號對接艙 - 碼頭號气密及对接舱 4R - 進步-M-SO1 进步號 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 - 機械臂移動平臺 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
外部裝載平臺2 (ESP-2) LF1 - STS-114 發現號 2005年7月26日 4.9 3.65 2,676
国际空间站桁架 - P3、P4桁架及太陽能電池板 12A - STS-115 亞特蘭提斯号 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 發現號 2006年12月9日 3.4 4.6 1,864
国际空间站桁架 - S3、S4桁架及太陽能電池板 13A - STS-117 亞特蘭提斯号 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
外部裝載平臺3 (ESP-3) 13A.1 - STS-118 奋进号 2007年8月8日 4.9 3.65 2,676
和諧號節點艙(2號節點艙) 10A - STS-120 亞特蘭提斯号 2007年10月23日 7.2 4.4 14,288
哥倫布實驗艙 1E - STS-122 亞特蘭提斯号 2008年2月7日 6.9 4.5 19,300
希望號日本實驗艙 - 實驗儲藏艙 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 - 特殊微動作機械手 1J/A - STS-123 奋进号 2008年3月11日 3.67 6.70 1,560
希望號日本實驗艙 1J - STS-124 發現號 2008年5月31日 11.19 4.39 14,800
希望號日本實驗艙 - 日本機械臂 1J - STS-124 發現號 2008年5月31日 10.0 0.35 780
国际空间站桁架 - S6桁架及太陽能電池板 15A - STS-119 發現號 2009年3月15日 13.84 4.97 14,100
希望號日本實驗艙 - 外部實驗平臺 2J/A - STS-127 奋进号 2009年7月15日 5.20 5.00 4,100
迷你研究艙2(探索號迷你研究艙) 5R - 進步-M-MIM2 进步號 2009年11月10日 2.25 4.049 3,670
寧靜號節點艙(3號節點艙) 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 6.706 4.480 19,000
穹頂艙 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 1.500 2.955 1,880
迷你研究艙1(晨曦號迷你研究艙) ULF4 - STS-132 亞特蘭提斯号 2010年5月14日 6.00 2.35 8,015
多用途增壓艙 ULF5 - STS-133 發現号 2011年2月24日 N/A N/A N/A

周期性往返任务:

  • 多用途物流艙(MPLM)

预定运送的组件

  • 科學號多用途實驗艙-质子號(3R)-2014年4月

已取消的组件

  • 離心重力艙
  • 對接貨艙
  • 多用途對接艙
  • 生活艙
  • 乘員逃生太空船
  • 空間站推進艙
  • 俄羅斯實驗艙
  • 臨時控制艙

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。[19]

組件配置

俄羅斯
對接口
太陽能板星辰号
服务舱
太陽能板
科学号实验舱
替換码头号对接舱
歐洲
機械手臂
太陽能板曙光號
(第一個艙組)
太陽能板
晨曦号
(小型实验舱-1)
俄羅斯
對接口
列奥纳多号
貨艙
BEAM
充氣太空艙
PMA 1
對接口
寻求号
气密舱
团结号
节点舱1
宁静号
节点舱3
PMA 3
對接口
ESP-2穹顶舱
太陽能板太陽能板散熱器散熱器太陽能板太陽能板
ELC-2, AMSZ1 trussELC-3
S5/6 TrussS3/S4 TrussS1 TrussS0 TrussP1 TrussP3/P4 TrussP5/6 Truss
ELC-4, ESP 3ELC-1
专用灵巧机械手
機械手臂
移动维修系统
機械手臂
太陽能板太陽能板太陽能板太陽能板
ESP-1命运号
实验舱
希望號
貨艙
貨運飛船
對接口
貨運飛船
對接口
希望號
機械手臂
外部酬載設施哥倫布號
實驗艙
和谐号
節點艙2
希望號
實驗艙
希望號
外部平台
PMA 2
對接口
IDA 2
對接器

目标

美國元件的工廠
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劃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。[20]

遠征隊

所有永久駐地乘員組命名「长期考察组N」,「遠征N」在每次遠征以後連續地被增加。太空遊客沒有算作是遠征成員。直至2011年5月底,共完成了27次遠征(遠征1-27),1次進行中(遠征28),11次計劃中(遠征29-39)。

因為聯盟號太空船每次只能運輸三名遠征隊員,空间站滿員則是六人,因此一批次3+3人「遠征隊」其實是搭乘不同的太空船前來。以A、B、C次發射組員為例,當A+B一組在空间站時,稱為第XX次任務遠征隊,但是當A組員返回地球,C組發射時,則變成B+C組在空间站執勤,就稱為XX+1次任務遠征隊。依此類推。

图集

International Space Station docked with Endeavour and Johannes Kepler

参考文献

  1. Chris Peat. . Heavens-Above.com. 2010-06-18 [2010-06-18].
  2. Steven Siceloff. . Space.com. 2001-02-01 [2009-01-18]. (原始内容存档于2009-03-09).
  3. (PDF). NASA. 2010-05-07 [2010-06-19].
  4. 国际空间站将迎来首位英籍宇航员 存檔,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. . CNN. Associated Press. 2007-10-16 [2008-03-20]. (原始内容存档于2008-03-14).
  7. James Oberg. . MSNBC. 2001-10-26 [2009-01-30].
  8. (PDF) (新闻稿). NASA. 2010-02-01 [2010-02-01].
  9. Nelson, Senator Bill. . 2018-12-20.
  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. 張忠霞,國際太空站太空人進行太空漫步,新華網
  12. 張忠霞,太空站太空人完成第二次太空漫步,新華網
  13. 張忠霞,太空站太空人太空漫步創紀錄,新華網
  14. 劉洋,張忠霞,太空站太空人太空漫步修復"進步"飛船天線故障,新華網
  15. 國際太空站太陽電板破損 恐影響太空站用電 存檔,存档日期2007-11-02.
  16. 孝文. . 科学網. 2009-03-14 [2016-02-12] (中文(简体)‎).
  17. .
  18. (新闻稿). 中央社. 2020-10-21 (中文(台灣)‎).
  19. . 环中网.
  20. . 新京报. 2012-06-17 (中文(简体)‎).

外部链接

维基共享资源中相关的多媒体资源:国际空间站

参见

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