国际空间站
国际空间站是在“自由”号空间站计划上发展起来的。早在1984年,美国前总统里根就宣布要研制一个永久性载人空间站,并将于1994年投入使用。然而到1992年时,美国国会认为“自由”号空间站投资过巨,规模过大,要求航天局修改计划。美国航天局不久提出了新空间方案,但预算经费仍然高达300~400亿美元。美国国会否定了这个方案。后来几经周折,到1993年2月,美国总统克林顿提出新的方案,得到国会批准。
1993年9月2日,美俄两国签署了一项航天合作协议,决定两国在“自由”号和“和平”号的基础上建立一个真正的国际空间站。参与国际空间站研究的有美、俄、日、加拿大和欧洲空间局。
国际空间站
国际空间站最初提议的名字是“阿尔法空间站” ,但是遭到俄罗斯的反对,俄方认为这样的命名暗示国际空间站是人类历史上第一个空间站,可是事实上苏联以及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。俄罗斯提议将空间站命名为亚特兰大,但是这个议案遭到美国的反对,美方认为亚特兰大的读音和拼写太接近传说中沉没的大陆“亚特兰蒂斯” ,其中似乎隐含了不祥的征兆,而且亚特兰大这个名字也容易与美国的一架航天飞机—— “亚特兰蒂斯”号航天飞机相混淆。
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尔·戈登便给空间站取了一个临时呼号阿尔法,这个呼号最后沿用下来,成为空间站的正式电台呼号。
国际空间站总长约88米,最大宽度(包括太阳能电池翼展)为110米,总重达415吨,轨道平均高度为354千米(装配轨道) 、476千米(工作轨道) ,电源总功率为110千瓦,航天人数可达6人。
国际空间站由6个实验舱、1个居住舱、2个节点舱、服务系统和运输系统组成。
实验舱,包括1个美国实验舱、1个欧空局附加实验舱、1个日本实验舱、3个俄罗斯研究舱等。
居住舱由美国研制,包括厨房、洗脸间、洗澡间、卧室和医疗设施。
节点舱由美国研制,分别有仓库、电力调节器等。
服务系统包括三部分。加拿大移动服务系统,其主要部件是一个长16. 8米的机械臂;俄罗斯功能货舱,内装有能源模块、备用燃料和推进装置等;俄罗斯服务舱,其内有推力器、居住设施(包括卫生间) 、生命保障系统。
运输系统主要包括三部分。科学电力平台,可提供电力、进行姿态控制和热控制,由“天顶号”运载火箭发射;乘员运输器,有俄罗斯“联盟TM号”宇宙飞船、“进步号”运货飞船。
根据计划安排,国际空间站的研制过程分三个阶段。
第一阶段是初步准备阶段,大约从1994年12月到1997年11月,在这一阶段将要进行7~10次美俄在“和平”号空间站上的联合飞行,为美俄扩大联合载人航天活动期。一是反复演练美国航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站的轨道交会、对接技术,二是美俄互派航天员航天飞机飞行或到空间站进行在轨操作和舱外活动练习,为国际空间站的建造和对接打下基础。
这一阶段进展比较顺利。1994年2月,俄罗斯航天员克里卡廖夫搭乘美国航天飞机,拉开了合作序幕。1995年3月14日,美国航天员诺曼·萨加德和俄罗斯航天员一起乘坐“联盟”TM飞船入轨,并与“和平”号空间站进了对接和飞行。1995年6月27日,美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机载着5名美国航天员和2名俄罗斯航天员向距地面315千米高的轨道爬升,追逐“和平”号空间站。经过41个小时的追逐,6月29日两个航天器对接成功,拉开了国际空间站建设的序幕。当时,100吨重的“亚特兰蒂斯”号和123吨重的“和平”号组成了迄今太空中最大的人造天体,同时在太空中飞行的人数达到前所未有的10人,身穿红色宇航服的7名“亚特兰蒂斯”成员和身着蓝色宇航服的3名“和平”号成员在一起拍下了一张太空“全家福” 。
第二阶段是装配阶段,大约从1997年11月开始,俄罗斯将用“质子”号运载火箭发射俄制的功能货舱;此后再连续发射4次,空间站具有居住条件后,将与“联盟”号飞船对接。1999年3月,实验舱也要发射入轨并完成对接。据此,13个科学研究机柜和10千瓦电力能满足3名航天员工作需求。
第三阶段从1998年8月开始,发射空间站主桁架梁、太阳能电池阵,接着发射加拿大的机械臂、美国的居住舱、欧空局的“哥伦布”舱和日本的实验室,原计划定于2002年6月装配完毕。
一名宇航员从正在驶离国际空间站的“奋进”号
航天飞机上拍下的空间站的照片
1998年11月,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,2000年7月,星辰号服务舱与空间站连接。2000年11月2日,首批航天员登上国际空间站。
空间站的各个组件大多由美国宇航局的航天飞机进行运输,由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务,航天员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。到国际空间站完全完成之后,根据其设计共可以提供7名航天员同时工作和生活。
然而,从2001年起,美国大幅度削减了航天预算,美国宇航局也宣布削减国际空间站计划,放弃两个舱体的建设。2003年的“哥伦比亚”号灾难又导致美国航天飞机被迫暂停飞行,这使空间站建设工作大受影响。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”号飞船,空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。
按照预定计划,空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在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,美国宇航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。
2006年11月15日,国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清晰度电视直播,并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清晰度电视直播画面。直播节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯·阿莱格里亚,摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套直播系统名为太空视频网关,直播的清晰度可以达到普通模拟视频的6倍。
2007年1月31日,国际空间站第14长期考察组中的2名美国航天员洛佩斯·阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统,完成了一些电路接线工作,使对接的航天飞机能接入并使用站上新太阳能电池板提供的电力,将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃掉,然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收。2月4日美国东部时间上午8时38分,这2名航天员再度出舱,进行约7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入永久系统,对一个废弃的氨水冷却设备进行清理。2月8日,这两名航天员完成了6小时40分钟的第三次太空行走,将空间站外的两个大型遮蔽罩移除丢弃,并安装货物运输机的几个附属装置。2月22日,国际空间站飞行工程师、俄罗斯航天员米哈伊尔·秋林和洛佩斯·阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外层空间行走,修复了对接在空间站上的进步M -58飞船的一处未能收拢的天线。
2007年10月30日,美国“发现”号航天员为国际太空站重新装配太阳能天线电池板时,电池板出现破裂,美国宇航局科学家检视电池板破损处,了解造成原因。
国际空间站运行于距离地面360千米的地球轨道上,由于大气阻力和重新启动等因素的影响,空间站的实际高度会发生数千米的漂移。空间站运行的这一类型的轨道叫做近地轨道。
国际空间站环绕地球运转的轨道周期是92分钟。自从1998年11 月20日国际空间站第一个部件曙光号功能货舱发射升空到2005年6月空间站已经在轨道上环绕地球运转了37500圈。
现在,国际空间站成为人类在太空存在的一个永久标志,自从2000年11月2日之后,国际空间站上就保持至少2名乘员至今。
最初负责国际空间站与地面之间运输的是航天飞机、联盟号飞船和进步号货运飞船。目前国际空间站仍在建设之中,最多可以承载3名乘员,部分实验设施也已经投入使用。迄今为止登上国际空间站执行任务的航天员均来自美国和俄罗斯的宇航计划,此外也有来自其他国家的航天员到访国际空间站,其中还包括5名太空游客。
2009年3月,美国宇航局网站开始在线直播国际空间站实时视频,空间站工作人员睡觉或者下班的时候,全球互联网用户可以通过网络欣赏空间站的直播视频。