国际空间站(ISS)
国际空间站是一个正在低地球轨道建造的国际研究设施,计划由六个国际太空机构合作联合推进,这六个机构分别是:美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局(CSA)、欧洲空间局(ESA,欧洲空间局的成员国英国、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划,希腊和卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局的。)、巴西航天局(AEB)。此外,中国也表达了参与该计划的意向,尤其是期望能与俄罗斯联邦航天局合作。
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2010年6月空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈。预计国际空间站将于2011年全面落成,并会运作至2015年,甚至2020年或以后。国际空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,研究领域包括生物学、人类生物学、物理学、天文学、地理学等。自从2000年11月2日之后,国际空间站上就保持至少两名乘员至今。
国际空间站运行于距离地面360公里的地球轨道上,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公里的漂移。空间站运行的这一类型的轨道叫做近地轨道。
最初负责国际空间站与地面之间运输的是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,最多可以承载六名乘员,大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宇航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宇航员到访国际空间站,其中还包括五名太空游客。
国际空间站将在2020年后结束使命,脱离轨道,直接坠入大海。
命名
现在的名字“国际空间站”(英语:International Space Station, ISS;)是不同命名之间妥协的产物。国际空间站最初提议的名字是“阿尔法空间站”(Alpha),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,而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。
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(Alpha),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NASA主席的丹尼尔·戈登(Daniel S. Goldin)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。
历史
国际空间站计划的前身是美国国家航空航天局的自由空间站计划,这个计划是1980年代美国战略防御计划计划的一个组成部分。在1987年12月1日NASA宣布波音公司、通用电气公司、麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造空间站的订单。老布什执政期间,星球大战计划被搁置,自由空间站也随之陷入停顿,1993年时任美国总统的比尔·克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下,自由空间站重获新生,NASA开始与俄罗斯联邦航天局接触,商谈合作建立空间站的构想。
1998年11月国际空间站的第一个组建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日首批宇航员登上国际空间站。
空间站的各个组件大多由NASA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,宇航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。国际空间站完全完成之后,根据其设计共可以提供7名宇航员同时工作和生活。
国际空间站的预算远远超过了NASA最初的预计,其建造时间表也比预定的要晚,主要原因就是2003年初发生的哥伦比亚号航天飞机失事事件之后,美国宇航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,NASA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长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯-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,这两名宇航员再度出舱,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,这两名宇航员完成了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、俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林和洛佩斯-阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外太空行走,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”航天飞机号宇航员日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时,电池板出现破裂,美国国家航空航天局(NASA)科学家检视电池板破损处,了解造成原因。
2009年3月,NASA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。
2012年5月31日,全球首艘造访空间站的商业飞船——美国龙飞船成功返回地球,制造“龙”飞船的太空 探索 技术公司与航天局签署了价值16亿美元的合同,向空间站发射12次货运飞船。
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,有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船提供支持。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419000公斤,总输出功率达到110千瓦,衍架长度108.4米,舱体长度74米,额定乘员6人。
目标
有很多对NASA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划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的商业应用,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,即便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,俄罗斯联邦航天署署长弗拉基米尔·波波夫金表示,航天署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,俄航天署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。
长期考察组
所有永久驻地乘员组命名“长期考察组N”,“长期考察N”在每次长期考察以后连续地被增加。太空游客没有算作是长期考察成员。 直至2011年5月底,共完成了27次长期考察(长期考察1-27),1次进行中(长期考察28),11次计划中(长期考察29-39)。
因为联盟号太空船每次只能运输三名长期考察组员,太空站满员则是六人,因此一批次3+3人“长期考察组”其实是搭乘不同的太空船前来。 以A、B、C次发射组员为例,当A+B一组在太空站时,称为第XX次任务长期考察组,但是当A组员返回地球,C组发射时,则变成B+C组在太空站执勤,就称为XX+1次任务长期考察组。依此类推。
国际空间站遇上黑洞喷射反物质流,经太阳系边缘戴森球内壁近百次反射,回到800年前……
在中美英日法德多国共同努力下,国际空间站雅典娜号正式启动。首批登陆空间站的工作是两名中国航天员。准确的说,他们并不是空间实验科学家。他们仅仅是国际空间站工程师。空间的建立,是完成一项国际绝密任务。
这事还得从大宋1054年7月4日说起。 历史 记载当时连续半月有余,双日并行。然而根据恒星生命周期的多次推演,恒星进入死亡阶段,并不存在大爆发的可能性。那么是什么原因导致该恒星瞬间爆发,并在几周内耗尽所有燃料呢?正当科学家一筹莫展之际,银河系内另一个双星系统,也同时出现大爆炸……
一个恐怖的假设被多国科学家联名提出,是另一个星系中心的黑洞喷射的反物质流……反物质流与恒星内部的正物质发生湮灭反应,一百千克反物质的湮灭反应,足以打破恒星内部平衡,让恒星瞬间处于爆发状态。更可怕的是,这股反物质流,将会于2150年4月15日,早晨,沿着地平线方向,近乎与地面平行的略过北纬32°45′东经117°45′这个位置。重量多达40吨的反物质,哪怕与大气层发生湮灭反应,也足以为毁灭整个地球。人类,唯一能做的,就是在反物质流喷射轨道上,设置多点拦截。在长达400万公里的轨道线上,放置了两千个拦截装置。确保每一个拦截装置与反物质流发生的湮灭反应所产生的能量,不足以伤害地球。很明下午,国际空间站,就是最后一道屏障。
距离4月15日仅剩下不到60个小时,空间站里面的两位勇士知道自己承担什么责任。地球人们,并不知道,这次的灾难又有多严重。一旦计算失误。地球上发生湮灭反应造成的亮度,足以媲美太阳的亮度。
北京时间4月15日下午三点26分15秒。天空中出现一长串光棒,更像是万星连珠,一个又一个的湮灭装置被点燃,瞬间的湮灭反应,所有的冲击能量,沿着反物质喷射轨道,集中冲向了国际空间站。什么情况,呼叫酒泉中心,呼叫……呼叫……
强光棒掠过大气层外,万幸,没有对地球造成任何破坏。此时,灾难总算过去,科学家才想起,国际空间站里面,还有两位勇士。无奈,各种搜索信号完全没有回音。不仅仅刚刚搭建的国际空间站没有任何回音信号,甚至大量太空垃圾,以及正在服役的多颗人造卫星,也平白无故的消失了。
不对,空间站外的空间被严重压缩扭曲,很奇怪,我们好像一个在足球里面弹跳的乒乓球,好像多次碰壁。我们似乎感觉不到距离的存在,窗外的木星,土星,冥王星,感觉触手可及……而且就像鸡蛋那么大小,明白了明白了,太阳系外有一颗戴森球,我们撞击的是戴森球的内壁……一定是,我一定要把这写进我的见闻里,太阳系外有戴森球,没错,远古传闻女娲补天,很可能就是修复戴森球……神奇的戴森球,为何能全面回收太阳光线,为何空间站数百次撞击戴森球,空间站没有损坏迹象,戴森球也没有被撞破?太神奇了,到底是谁,将太阳系设计得如此精妙?
然而,既然我们有戴森球的保护,反物质流是如何进入戴森球的?到达太阳系内部的?难道反物质流没有与戴森球发生湮灭反应?如果发生湮灭反应,为何没有在太阳系边缘形成爆发?一定要记录下来,回到地球后交给科学家去研究。
近百次的撞击之后,空间站终于减速到正常值,视野不再扭曲,但因为反物质湮灭反应的能量喷射,造成部分设备损坏,已经无法操控空间站的有限运动。好在,众多行星引力作用下,空间站居然回到了地球上空,并且不断减速降落地面……更神奇的是,着陆地点居然是北纬32°45′东经117°45′……这个位置不是安徽凤阳吗?村庄怎么变了,地处平原的安徽,居然没有一栋水泥房子.。全是破烂木质瓦房,22世纪的中国,难道真有这么落后的地方?难道这是影视基地?没听说过安徽凤阳有这么个影视基地呀……
呃呃,整理思绪,一开始空间被压缩,只有一种可能,我们超光速运行了,很可能,我们回到了N年前……
下集预告:
巧遇凤阳大疫,颓废青年朱重八舍身送药,颠覆 历史 的朱重八原来是这样———————敬请期待
想象一下,你早上醒来,望向窗外,看到广阔的蓝色地平线和黑暗的太空。世界在你脚下展开。当你每90分钟环绕地球一周时,山脉、湖泊和海洋就会随时间在你眼中流过。听起来像是科幻小说里虚构的东西,但对于国际空间站(ISS)的宇航员来说,这是他们的日常。
图解:太空 探索 拍摄了国际空间站的照片。更多太空 探索 图片。图片由NASA提供
1984年,美国总统罗纳德·里根(Ronald Reagan)提议美国与其他几个国家合作,建立一个由政府和工业部门支持的永久居住空间站。美国和其他14个国家——加拿大、日本、巴西和欧洲航天局(英国、法国、德国、比利时、意大利、荷兰、丹麦、挪威、西班牙、瑞士和瑞典)等国家和组织决定实现里根的设想。苏联解体后,美国邀请俄罗斯参与国际空间站项目,目前该项目仍处于规划阶段,参与的国家达到了16个。
由美国宇航局带头协调国际空间站的建设,今天国际空间站作为一个轨道实验室,用于生命、物理、地球和材料科学的实验。在1998年空间站才开始组装。国际空间站大约有38个模块,至少需要44次航天飞行才能将组件送入轨道。组装和维护国际空间站需要160次太空行走,总计1920个工时。国际空间站在2011年完工,寿命为10年。这个项目的成本估计从350亿美元到1000多亿美元不等。[资料来源:美国宇航局国际空间站参考指南和Boyle]
在这篇文章中,我们将看看国际空间站的各个部分,它是如何为人类在太空中建造一个生存环境的,它是如何发电的,在国际空间站上生活和工作是什么样子的,以及,我们将如何使用国际空间站。首先,我们将从它的部件和装配开始讲起。
部件和装配
图解:日本的国际空间站“希望号”和“亚特兰蒂斯”号航天飞机与空间站对接-图片由NASA提供
建造国际空间站(ISS)就像用孩子的乐高积木或K'nex积木制作玩具一样。国际空间站有100多个部件,所有这些部件都连接在一起。这些部分可以分为以下几类:
•增压模块——如Zarya、Zveda、Destiny、Columbus和Harmony——为宇航员居住和工作的生活区、设备室和实验室提供了透气、温暖的环境。
•节点将模块连接在一起,并允许ISS的结构向外拓展。
•对接端口允许各种太空飞行器连接到国际空间站。
•一个长线性桁架位于受压模块之上,形成一个梁框架,太阳能电池板和散热器连接在一起。一个可移动的,自动的,服务手臂,沿着桁架移动来运输货物和实验的包裹。
•外部研究设施沿着国际空间站外部提供多个安装位置,用于完全暴露于太空环境的实验。
•联盟号(Soyuz)飞船和进步号(Progress)补给飞船等航天器与国际空间站(ISS)对接,运送宇航员和补给物资。
国际空间站的组装开始于1998年11月,当时俄罗斯质子火箭将第一个模块——功能性的货舱(Zarya)送入轨道。2000年10月31日,国际空间站的首批三名宇航员从俄罗斯发射升空。宇航员们在国际空间站上待了将近5个月,启动系统并进行实验。从那时起,许多航天器已经将国际空间站的部分部件送入轨道,组装工作也陆续完成。在此期间(截至本文撰写时),国际空间站一直由26名宇航员组成。这些宇航员在外太空累计度过了4423天。探险队26号将在太空中度过5个月,于2011年5月返回地球,然后第27号探险队出发前往了空间站。
而2011年仍有7次计划的航天飞行,去完成空间站的建设。俄罗斯和欧洲的火箭将进行三次运送物资的飞行,两次航天飞机飞行和一次俄罗斯质子火箭运送大型模块和设备的飞行,同年4月的航天飞机飞行将更换机组人员。
完成后,国际空间站将长243英尺(74米),宽361英尺(110米)。它的质量为925,000磅(420公吨),增压容积为33,023立方英尺(935立方米)增压后的体积约为747客机的机舱大小。它将在217至285英里(362至476公里)的轨道上运行,相对赤道倾斜51.6度(资料来源:国际空间站事实和数据以及美国宇航局国际空间站参考指南)。
这些都是非常惊人的规格,但更令人印象深刻的可能是国际空间站如何维持一个宜居的环境。
维持太空中的永久环境
在太空中维持一个永久的生存环境需要一些我们必需的东西:新鲜的空气、水、食物、舒适(和适宜居住)的气候——甚至是垃圾的清除和防火。首先,让我们谈谈空气。我们需要氧气,所以国际空间站有几个提供氧气的系统。一个系统是通过宇宙飞船从地球运送氧气。这些氧气储存在外部容器中同样的,这些航天器也运送氮气,这就为国际空间站提供了空气。国际空间站也有一个利用循环水制造氧气的发电机。利用电力,它把水电解成氢和氧。氢气进入太空,氧气进入国际空间站的空气。最后,国际空间站有一个固体燃料氧气发生器,通过燃烧原料将氧气释放到国际空间站的空气中。空气循环系统使空间站舱内的空气循环。循环的空气通过各种过滤器来去除颗粒和微生物。整个空间站都在不断监测和调节空气成分。
在地球上,植物吸收我们呼出的二氧化碳,这些二氧化碳对我们是有毒的。而国际空间站是利用各种能吸收二氧化碳并与其他化学物质发生反应的“洗涤器”用化学方法将空气中的二氧化碳去除的。除了二氧化碳,我们还呼出水蒸气。在国际空间站上,这些多余的水蒸气凝结成液体并被回收。但这并不是唯一的水源。
就像氧气一样,水被送到国际空间站。事实上,我们有各种各样的方法向空间站运送补给。俄罗斯有进步号补给船,欧洲航天局有自动运载工具,日本有口碑2号或HTV2火箭。水是航天飞机用来发电的燃料电池的副产品,而且水甚至可以从宇航员的尿液中回收,尿液经过过滤和处理后可以制成饮用水、洗手用水和淋浴用水。水被储存在空间站的袋子和容器里。食物也由宇宙飞船运送到国际空间站。国际空间站有一个厨房,里面有食物准备区、食物加热器和一张供宇航员吃饭的桌子。
国际空间站上的电子设备产生的热量足以使空间站变暖。事实上,要解决的问题是消除多余的热量。所以要有各种各样的方法来均匀地分配热量。温度控制系统采用电加热器、保温管和液氨管(热分配器)来控制内部温度。空间站外部的散热器有助于消除外层空间的热量。
像在地球上生活一样,国际空间站必须保持干净。这在太空中尤其重要,因为漂浮的灰尘和碎片可能构成危险。对于一般的大扫除,宇航员使用各种湿巾(湿的、干的、织物和消毒剂)、洗涤剂和湿/干真空吸尘器来清洁表面、过滤器和他们自己。垃圾被收集在袋子里,装在补给船上,然后返回地球进行处理。厕所里的固体废物经过压缩、干燥和袋装处理后,也会以类似的方式处理。
国际空间站上的消防设施
火是太空中最危险的事物之一。宇航员杰里·朗格尔在和平号空间站停留期间,发生了火灾。索性和平号空间站的工作人员扑灭了大火。国际空间站有一个火灾探测/灭火子系统,包括烟雾探测器、警报和警报、灭火器和便携式呼吸设备。
国际空间站:动力、推进和通信
国际空间站基本上是一个大型航天器。因此,它必须能够在太空中移动,它的机组人员必须与地面控制人员保持通信,它需要电力来完成这些工作。
我们想当然地认为需要用电操控家里的家具。例如,要使用咖啡壶,你只需不假思索地把它插到墙上。就像在你家里一样,国际空间站的所有机载系统都需要电力。八个大型太阳能电池阵列提供来自太阳的电力。每个阵列长239英尺(73米),占地24187平方英尺(约2247平方米),或约半英亩。每个阵列上都有两层太阳能电池。每一层都位于可伸缩杆的一侧,可伸缩杆能够伸缩折叠或是形成阵列。可伸缩杆形成一个框架,这样它就可以让太阳能电池面对阳光。俄罗斯的太空舱也有80- 97英尺(24- 30米)的太阳能阵列,提供电力[来源:美国宇航局国际空间站的事实和数据]。
就像地球上的电网一样,这些阵列产生的是大约160伏的直流电力。主电源由一个二次变压器转换,提供一个可调节的124伏直流电流,供空间站的设备使用。船上还装有电源转换器,以满足美国和俄罗斯设备所需的不同电流。主电源也被用来给国际空间站的三个镍氢电池充电,当国际空间站经过地球的阴影时,这些电池就会提供电力。
国际空间站在217至285英里(362至475公里)的高度绕地球运行。在这个高度,地球的大气层非常稀薄,但仍然厚到足以拖曳国际空间站并使其减速。当国际空间站减速时,它会降低高度。除了大气阻力外,太阳耀斑还会使空间站减速,导致其降低高度,因此,国际空间站必须定期推进,以保持适当高度。指挥和服务模块有火箭发动机,可以用来推动国际空间站。不过,进步号补给船将提供大部分的补给。每一次助推都需要两个火箭发动机工作。在工作期间,国际空间站的工作暂停。推进之后,空间站的工作生活将恢复正常。
国际空间站必须能够准确地知道它在太空中的位置,其他物体的位置,以及如何从太空中的一个点到另一个点,特别是在再推进的过程中。国际空间站同时使用美国和俄罗斯的全球定位系统(GPS)来确定它的位置和移动速度。为了知道它的方向和姿态,国际空间站有几个陀螺仪。所有这些信息的结合有助于国际空间站在太空中从一个点移动到另一个点。此外,俄罗斯的导航系统使用瞄准恒星、太阳和地球的地平线进行导航。既然你已经知道了国际空间站是如何在太空中运行的,那让我们来看看在那里生活和工作是什么样子吧!
国际空间站的通信
位于休斯敦的美国宇航局任务控制中心向新墨西哥州白沙试验场的一个60英尺高的无线电天线发送信号。试验场将这些信号传递给一对位于地球上空22,300英里轨道上的跟踪和数据中继卫星。然后卫星将信号传递给美国的国际空间站或航天飞机。在早期阶段,信号是通过俄罗斯航天局的地面站和卫星通信系统发送的。
国际空间站的生活
图解:宇航员桑德拉·马格努斯在国际空间站的命运实验室里与自由漂浮的积载容器合影。图片由NASA提供
在太空生活和工作是什么感觉呢?为了回答这些问题,空间站第18常驻考察组的飞行工程师桑德拉·马格努斯写了一系列关于她在国际空间站的日记。她提到了一件重要的事情:宇航员的一天是由地面上的许多人提前(实际上是几年)计划好的。“我们船上有一个日程安排,里面有我们需要知道的所有细节,来完成一天的工作。它告诉我们什么时候该睡觉,什么时候该起床,什么时候该锻炼,什么时候吃饭,什么时候以及我们需要什么信息来完成我们的任务。”虽然这听起来非常严格,但马格努斯指出,这也有一定的灵活性,不是每个任务都必须在时间表规定的确切时间内完成。
微重力是一个具有挑战性的环境。无论你是在睡觉、换衣服还是工作,除非你把它固定好,否则你周围的的一切都会漂浮起来。即使是像早上起床穿衣服这样看似简单的事情也不是那么简单。想象一下,打开你的衣橱,里面的东西都飞了出来。马格努斯说,“当我在早上做准备时,脱下我的睡衣,它们就会漂浮在船员舱里,直到我把它们收集起来,立即用带子之类的东西把它们固定住。“在空间站很容易丢东西”[来源:NASA, 马格努斯的日记]。
每个宇航员醒来后都有一段时间来为新的一天做准备。在这段时间,宇航员可以洗澡,吃饭,锻炼和准备工作。锻炼是非常重要的在微重力下,骨骼会失去钙,肌肉会失去质量。因此,宇航员必须在规定的时间内锻炼。马格努斯喜欢早上第一件事就是锻炼,每天在固定自行车和跑步机之间交替。接下来,有一个上午的会议,他们与机组成员和地面控制人员讨论当天每个人的职责。会议结束后,他们开始工作。
宇航员的工作主要是进行实验或维护。和大多数上班族一样,他们也会停下来吃午饭,但他们的午休时间略有不同。国际空间站上的食物主要是冷冻的、脱水的或热稳定的,饮料也是脱水的。宇航员收集食物托盘和餐具,从储物箱中找到他们各自包装好的食物,准备好食物(如果必要的话再补水),加热食物,把它们放在托盘里然后吃。饭后,他们把用过的东西放在一个垃圾压实机里,清洗并装上餐具和托盘。
午餐后,计划好的工作继续进行,在一天的工作结束后,还会有一个晚上的会议,然后是两个小时的睡前时间,这段时间,宇航员吃晚饭,完成任何未完成的任务和放松。马格努斯说,“在这两小时的时间里有很多选择,还有像查看电子邮件、听电话、看新闻、照片和等等其他活动。周五是电影之夜,有时周六也是。”
空间站上的工作
图解:左边的蜡烛火焰处于正常重力状态,右边的蜡烛火焰处于微重力状态。图片由NASA提供
来自政府、工业和教育机构的研究人员可以使用国际空间站上的设施。但他们为什么要这么做呢?国际空间站主要用于微重力环境下的科学研究。引力影响地球上的许多物理过程。例如,重力改变了原子聚集成晶体的方式。在微重力下,可以形成近乎完美的晶体。这种晶体可以产生更好的半导体,用于更快的计算机或更有效的药物来对抗疾病。
重力的另一个作用是在火焰中形成对流,导致火焰不稳定。这使得燃烧的研究非常困难。然而,在微重力环境下,火焰会变的简单、稳定、燃烧缓慢。这种环境下的火焰使研究燃烧过程变得容易。由此可以更好地理解燃烧过程,并能研究出更好的燃烧装置或提高燃烧效率来减少空气污染。
长期处于失重状态会导致我们的身体从骨骼、肌肉组织和体液中流失钙。这些失重的影响与衰老的影响相似(肌肉力量下降,骨质疏松)。因此,暴露在微重力下可能会让我们对衰老过程有新的认识。如果我们能制定出防止在微重力环境下退化的对策,也许我们就能预防衰老。国际空间站长期暴露在微重力环境中,这是其他航天器无法模拟的环境。
国际空间站使我们能够测试与地球相似的形成生命的生态系统。我们可以在太空中大量种植植物来制造氧气、吸收二氧化碳和提供食物。这一技术对于长期的星际旅行,如火星或木星之旅,将是非常重要的。
在环绕地球大气层的轨道上,国际空间站的工作人员配备了特殊的仪器和望远镜,可以观察和测量地球表面(植被数量、温度、水)和地球大气层(二氧化碳含量、雷击、飓风发展)。宇航员还可以用望远镜观察太阳、恒星和星系,而不受地球大气层的影响。
有关具体项目和实验的详细信息,您可以查看ISS设施和实验网站。现在让我们来看看国际空间站的未来吧。
国际空间站的未来
国际空间站于2011年建成。该空间站预计将在那之后的10年内继续运行。宇航员们将在这段时间内轮换。然而,我们并不清楚这该如何发生和发展。美国航天飞机服役30年后,于2012年退役。由于当初的奥巴马政府取消了“猎户座CEV”计划,美国宇航局重返月球的计划被搁置。虽然猎户座CEV飞船本身还在研发中,战神号运载火箭却被取消了。因此,美国载人航天计划的未来并不明确。
美国宇航局继续开发新的火箭技术来取代航天飞机。但具体什么时候能准备好还不清楚。一旦航天飞机退役,美国将有一段时间无法将宇航员送入太空。因此,前往国际空间站的载人任务将不得不由俄罗斯联盟号飞船进行,并使用进步号补给船补给。国际空间站并非一点问题都没有。像国际空间站这么大、这么复杂的机器,设备都会出故障,需要维修。然而,考虑到预计的花费(超过1000亿美元),许多人提出了这样一个问题:“国际空间站物有所值吗?”批评围绕着以下这些基本观点:
•获得的科学信息是否物有所值?
•国际空间站在未来的太空 探索 中几乎没有什么用途。批评人士说,航天飞机的存在是为了到一些地方去,是为了服务国际空间站。国际空间站不是一个发射到月球、火星或其它行星的平台,没有新的火箭技术在上面被开发,它也不适合任何长期的太空 探索 计划。
•国际空间站的预算将资金从非常成功的无人太空探测器和太空望远镜上转移,这些太空探测器和太空望远镜能产生有价值的科学信息。
•国际空间站的预算将资金从其他载人航天项目上转移,比如登月或火星任务。
只有时间才能告诉我们国际空间站的利弊。但是它仍然是太空建设的奇迹,也是最长的载人航天任务。
国际空间站的工程研究与开发
国际空间站的大部分工程研究和开发将用于研究太空环境对材料的影响,并开发用于太空 探索 的新技术,包括在太空中建造物体的新工程技术,新的卫星和航天器通信系统,以及未来航天器的先进生命支持系统。
太空环境有独特的危险(微流星体、宇宙射线、原子氧),它们会影响航天器中使用的材料。材料可以放在国际空间站的开放式平台上,长时间暴露在太空环境中来分析材料。得到的信息将有助于设计更好的材料,使卫星在太空环境中寿命更长。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. howstuffworks- Ldzz- CRAIG FREUDENRICH, PH.D.
转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
国际空间站上的宇航员们为了他们自己必须做一切事情。生活在这个不断绕轨道运行的实验室里,他们不仅是机组成员,还是水管工、警卫和管家。
事实上,在飞船上的六名宇航员组成的小组,开始了长达一个月的苦差事,需要他们把垃圾扔出去,并从地球上卸下补给。
为了给一个俄罗斯的补给火箭“进步73号”腾空间,宇航员们被迫向他们以前的飞船“进步72号”告别。四个月前,这种载荷从地球运来3.7吨物资和装备,包括氧气、空气、水、零件…
他们的主要任务已经完成了,还有最后一件事了。在飞船装满垃圾和丢弃的装备后,宇航员们离开了“进步72号”,并即刻飞回地球。
在飞船进入大气层时,国际空间站工程师尼克.黑格捕捉到了正在燃烧的火焰,
“和进步72号说再见,在这之前为进步73号腾空间”黑格说道。
“在重返大气层时拍下了这张照片。它看起来像一个持续了几分钟的大烟花——在消失在黑暗之前,闪烁着,闪烁着,明亮地跳动着。”
和进步72说再见,为这一出现的73号腾出空间。这张照片是在重返大气层时拍的。它看起来就像一个持续了几分钟的大烟花——闪烁着,闪烁着,随着亮度的跃动,最后消失在黑暗中。
两天后,俄罗斯“进步73号”在从地球上发射仅数小时后,便取代了它的位置。
这些所有可能有点粗糙,但是根据NASA的说法,所谓的“破坏性再入”是摧毁国际空间站垃圾的完美又安全的方式。多年来,宇航员们一直以这样的方式消除太空垃圾。整件事情就像俄罗斯方块 游戏 一样。
“在一辆车上发射大或重的东西,意味着其他物品的质量会减少”NASA的电子书《国际空间站:在新边疆的前哨操作》
规划人员根据访问车辆的交通计划以及预期的垃圾产生和处理计划在整个增量中投入了大量精力分析装载结构。
当然,NASA一直寻求改进方法,去年,当与nine sigma的合作下,NASA宣布了“众包挑战”以找到太空回收的新思路。
目前,废物处理方法占据了很大空间。此外,由于它可能在外搁置数月。它使宇航员的 健康 处于危险之中。另外,将垃圾送回地球或在大气中焚化,对于地球低轨道以外的任务来说并不是不可行的选择。
“除了承诺 探索 和开拓,我们还需要承诺充分利用我们掌握的资源,高效和负责任,”美国宇航局肯尼迪航天中心首席研究工程师安妮迈耶(Anne Meier)表示。
“在太空中进行回收并将我们发射到太空的全部或尽可能多的质量,是可持续的长期太空旅行的关键。废物转换和体积减少将为更多的科学、更多的 探索 腾出空间,并且是关闭人类航天、减少物流和再利用循环的核心。”
相关知识延伸阅读
进步号宇宙飞船是俄罗斯的无人驾驶货运太空船,可以运送物资到国际太空站。这种太空船是从联盟号宇宙飞船衍生过来的,并可借由联合号运载火箭发射来进入太空。
1970年代中期研制礼炮-6号空间站时,补给问题显现,苏联决定以联盟载人飞船为基础,设计出一种只运载货物、不搭载宇航员的货运飞船,并将其命名为“进步”号。1978年1月20日,第一艘进步号飞船发射升空,与礼炮-6号空间站成功对接,此后40年间,经过了多次改进,产生了进步M、进步M1、进步M2等改进型号。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. CARLY CASSELLA- NASA .L- sciencealert
转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
美国女宇航员Karen Nyberg是国际空间站的机械工程师,她就经常被问及她那一头长发在太空是如何打理的,于是她日前在网上发布了一段视频,详细地讲述了她在太空洗头发的步骤。
1984年,美国总统罗纳德·里根提议由美国与其他几个国家合作,建立一个由政府和工业界支持的永久居住空间站。四年后,美国、加拿大、日本和欧洲航天局联手,使这个空间站成为现实。
20世纪90年代,参与国家的名单增加,俄罗斯和巴西加入该项目,但是巴西最终在2007年切断了与国际空间站的联系。美国宇航局带头协调了国际空间站的建设,如今国际空间站已成为生命、物理、地球和材料科学实验的轨道实验室。
它在轨道上的组装始于1998年,自2000年以来一直住着宇航员。国际空间站包含大量相互连接的气闸室、对接端口和加压模块。截至2019年11月,空间站总共进行了222次太空行走。
国际空间站的部件和装配
建造国际空间站(ISS)就像用孩子的乐高积木制作玩具一样。但是这些玩具的数目往往很少,而ISS包含了成千上万个零部件。以下列出了一些主要组件。
像Zarya、Zvezda、Destiny、Columbus和Harmony这样的加压舱为宇航员居住和工作的宿舍、设备室和实验室提供了透气、温暖的环境。
节点是将较大的模块连接在一起的小模块,允许宇航员穿越空间站并移动设备。
各种各样的空间飞行器将自己与国际空间站对接。
整体桁架结构是一种长的线性梁框架,位于受压模块上方。
这是太阳能电池板和散热器的固定点,它们有助于控制空间站的温度。
移动基座系统是沿桁架结构轨道运行的移动工作平台。
在飞船上,有一组机械臂可以运输货物和实验包。
外部研究和有效载荷设备在国际空间站外部提供了多个安装位置,用于在该设施内无法进行的实验。
联盟号宇宙飞船和进步号补给飞船等宇宙飞船与国际空间站对接,运送宇航员和补给物资往返地球。
国际空间站的组装工作始于1998年11月,当时一枚俄罗斯质子火箭将第一个模块——功能性货舱(Zarya)送入轨道。2000年10月31日,国际空间站的第一批三名成员从俄罗斯发射升空。宇航员在国际空间站上度过了4个月17天,启动了系统并进行了实验。从那时起,许多航天器已经将国际空间站的部分部件送入轨道,组装工作也取得了进展。在这段时间里,国际空间站一直在不断有人值守。
国际空间站相当大,前面提到的桁架长108.8米),几乎和一个美国足球场一样长。国际空间站还包括多套宽的矩形太阳能电池板,翼展273米。就重量而言,这个空间站的重量达到了419725公斤。它有388立方米的可居住空间,每有一艘船停靠在这里,这个数字就会增加。
国际空间站在离地球表面400公里的平均高度上,以每小时27724公里的惊人速度运行。这些都是相当令人印象深刻的规格,但也许更令人印象深刻的是国际空间站如何维持一个宜居的环境。
维持一个永久性的空间环境
要想在太空中维持一个永久的环境,需要许多东西:新鲜的空气、水、食物、舒适和可居住的气候,甚至是垃圾清除和防火。
首先,让我们谈谈空气。我们都需要氧气,所以国际空间站有几种提供氧气的方法。一种技术是通过宇宙飞船从地球运送氧气,定期给航天飞机提供新鲜的氧气。国际空间站也有利用循环水制造可呼吸氧气的系统。其中一些装置通过电解将水分解成氢气和氧气。
宇航员会呼出二氧化碳,在地球上,这通常不是问题,因为植物吸收二氧化碳。然而,国际空间站的园艺空间有限,这迫使工程师们设计出其他方法来清除多余的二氧化碳。电解过程开始后,一些氢与积聚的二氧化碳发生反应。这种相互作用的副产品是甲烷气体,它被排放到太空。与此同时,回收的氧气进入国际空间站的空气供应。
在此过程中,饮用水会被循环利用,因为其中一些机制会重新包装呼出的空气。水也可以通过收集汗液、冷凝物和尿液来回收。此外,一些机组成员从重复使用厕所和淋浴用水中获得水。
据欧洲航天局称,国际空间站上多达80%的水是循环利用的。现在,欧洲航天局和美国宇航局正在修补闭环生命支持系统,如果完善的话,可能会完全消除向国际空间站运送水和氧气的需要。破解这项技术可能成为未来远程太空旅行的关键。
除了一些在船上种植的可食用植物外,宇航员的大部分食物供应依赖于日常运送。很多菜单上的东西都是特别设计的,用尼龙搭扣粘在餐桌表面,以免它们在低重力环境中漂浮。
保持适宜居住的温度是另一个大问题。国际空间站必须在地球黑暗和阳光充足的一面分别承受-128摄氏度和93摄氏度的温度。国际空间站使用加热器、绝缘装置和液态氨循环回路来调节内部温度。散热器帮助释放空间站上一些机器产生的多余热量。
像任何家庭一样,国际空间站必须保持清洁。这在太空中尤其重要,因为漂浮的灰尘和碎片可能会造成危险。宇航员使用各种各样的抹布、清洁剂和真空吸尘器来清洁表面、过滤器和他们自己。垃圾被装进袋子里,装进一艘补给船上,然后运回地球或焚毁。
动力、推进和通讯
国际空间站基本上是一个大型航天器。因此,它必须能够在太空中移动,它的机组人员必须与地面的控制人员保持通信,它需要电力来完成这一切。