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空間站的前世今生,看它都有什麼用途,又是如何變身成宇宙城堡的

雖然航天科技的歷史並不久遠,但是在這個新生事物中,空間站的歷史相對來說並不短,早在1971年人類就成功發射了史上第一座空間站,至今已有了半個世紀的歷史。

空間站的歷史

1961年人類實現了首次載人航天,第一次在大氣層的邊緣親眼俯瞰地球,此舉的意義之一在於證明了人類在有相應準備的時候,是能夠在太空中進行長時間的工作和生活的。

之後的幾年裡人們不斷完善空間站的技術,不斷地將其放大,到1971年發射的「禮炮」1號空間站時,作為世界上第一座空間站,雖然它仍然很原始,但是已經有了軌道艙、服務艙和對接艙,全重約18.5噸。單從空間站的角度來說它是成功的,雖然2次和飛船對接都出了不同的問題,但是3名航天員卻在空間站內完成了為期23天的工作,證明空間站的整體設計還是成功的,2個多月後空置的空間站墜入大氣層燒蝕殆盡。

之後「禮炮」2、3、4、5先後升空,除了2號因為升空後造成解體,其餘全都圓滿完成任務。這一系列空間站被稱作是第一代空間站,他們的特點是結構小,無法維持長久的生活,但是驗證了空間站的諸多技術,例如物資補給技術、對接技術等,為後世的空間站發展打下了基礎。

「禮炮」6、7號被稱為第二代空間站,它們體型更大, 對介面上升至2個,有更強的對接能力,設計壽命也增加到了10年。1986年,世界上第一座多模塊式的空間站「和平」號升空,作為一個更加複雜的空間站,它其實是分批發射升空再對接的,本體長13.13米,重21噸,多達6個對介面,通過不斷的組合,最終呈現在我們面前的就是一個多結構的空間站。

早在1984年,美國就提出了建立國際空間站的計劃,幾年後在「自由」號的基礎上開始與各國一起共同組建「阿爾法」國際空間站,1993年才完成設計,各國開始分頭準備,直到本世紀初才基本建設完成,可供6、7人長期生活工作。空間站設計壽命15~20年,因此至今「阿爾法」號實際上已經快到設計壽命極限了。

空間站的組建與作用

最初的空間站結構緊湊,所攜帶的物資給養難以長時間維繫,而且最大的問題就是這樣的空間站造價太高。本身發射火箭就是一個耗費很大的工程,發射重達十幾噸的空間站更是如此,這還沒有加上空間站本身的設計、建造費用,升空後只使用兩三個月是一件費效比很低的事。

之後的空間站顯然吸取了這個教訓,將模塊化理念加入其中,增加艙段的使用壽命,這樣通過不斷地把不同功能的艙段發射升空,不斷的組裝,最終就能得到一個更加大型,功能更加完善的空間站。

這樣還有一個好處就是通過一些關鍵技術的分享,例如統一對介面的規格,將不同的艙段分派給不同國家或組織去設計建造,不僅加快了建造速度,而且單國的投入成本降低,是一舉多得的方案。遺憾的是過去很長時間裡,我國都沒有被允許加入其行列,哪怕我國在航空方面頗有造詣。

那麼花費如此巨資修建的空間站都有什麼作用呢?首先就是方便航天飛船等設備能夠更加從容地進入預定軌道,通過兩者對接,還能進行相互之間的救助等。

其次為宇航員提供了一個長時間的工作平台,可以在太空邊緣長時間清晰地觀測天體,拍攝天體照片;進行一些微重力下的科學實驗,例如研究種子在太空中的變化等等;也能用於觀測地表洪水泛濫情況、氣象變化等。

另一個潛在用途就是將來空間站會成為人類踏足宇宙的跳板,通過不斷的組合各種零部件,宇宙探索飛船直接在空間站出發,能夠將飛船造得更大、功能更齊全。

結語

凡事都不是一朝一夕就能成功的,空間站發展至今雖然走過了半個世紀,但是因為其漫長的研發、建設時間,至今勉強走到第三代,困擾工程師的因素是多方面的,不同組件的升空時間差異大,造成最短的木板來決定水桶的裝水量,其他組建再新也不會提升空間站的壽命。

或許有人會說既然是模塊化組裝,那麼把老舊的艙段分離丟棄不就行了;這種想法具有合理性,但是在太空中具體實施起來難度很大,如果是空間站邊緣的組件還容易一點,核心艙段則難以實現。

目前國際空間站已經在設計壽命的邊緣,我國也有了自己的空間站發展計劃,藉助以往的技術經驗累積,相信用不了多久我國的宇航員就能在國產的空間站里俯瞰地球。

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