快來!我把空間站的骨架「小祕密」告訴你喲!

我們知道,任何一種空間飛行器都離不開結構,而空間站也不例外。事實上,它本身的構造是極其複雜的。特別是由於要求它長期在太空工作,承載宇航員甚至一般遊客的較長時間的居住,因此它的設計考慮的因素與一般的飛行器甚至飛船都有很大的不同。那麼,具體都有什麼不同呢?下面簡單介紹下:

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(1)空間站的結構要有足夠的強度和剛度

事實上,對空間站的結構要求是極其苛刻的。首先它要有足夠的強度和剛度。這主要由它經受的環境條件所決定的,我們看看空間站從發射到上天工作的環境就明白了,不少人從電視上看到過空間站的發射實況轉播,當火箭點火工作的剎那,成噸的燃料噴著長長的火舌伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲從發動機的噴管傾瀉而出,強大的衝擊和振動立刻作用到空間站結構上。在火箭奔向太空的過程中,由於火箭發動機一直工作,所以強烈的振動一直作用在空間站結構上。

此外,由於火箭的高速飛行,空間站表面與周圍大氣產生強烈的摩擦,空間站的結構會被加熱,我們稱為氣動加熱,使空間站的表面甚至內部溫度升高,可以達到幾百攝氏度,這會降低結構的強度。

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為了保護空間站,在發射時,火箭的前端大都有整流罩,把空間站罩起來,到高空再拋掉。而空間站進入空間後,要經過日照區和陰影區,空間的環境溫度在100℃至零下100℃的範圍內變化。而空間站結構在這樣複雜惡劣的條件下工作,不但要保證足夠的強度,不能因為劇烈的振動、衝擊產生破壞,而且還要保證足夠的剛度,也就是不能產生大的或者不能恢復的變形。尤其像國際空間站的這種結構形式,採用很長的桁架,剛度問題很重要,容易產生變形,而這種變形會帶來很多問題,除了影響正常工作外,它還影響到對空間站的控制,使它不能按預想的狀態飛行。

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因此,空間站在材料的選取和使用上是很講究的,要求它的強度高、剛度好,但是又不能採用鋼鐵作為主要材料,因為這種材料的比重太大,必須選用一些輕金屬材料,如鋁合金、鋁鎂合金、鈦合金等或者非金屬材料。目前發展的低密度高強度的非金屬複合材料得到了廣泛的應用。由於空間站長期在太空飛行,在那種條件下,空間粒子、宇宙射線的輻射作用是很強的,它們的作用可以改變甚至破壞材料的性能,使一些非金屬材料老化變質,所以要求材料本身能夠抗輻射,而且能夠有效地屏蔽輻射作用,以保護艙內宇航員的安全。另外空間站還可能遇到微流星和空中碎片的撞擊,要保證不被擊穿,所以在材料的選取上是非常嚴格的。

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(2)空間站的艙門有著特殊的要求

空間站的另一個結構特點是它的艙門有著特殊的要求。首先,宇航員進出的艙門要保證可靠的密封,而且能夠快速拆裝,這種門開關的次數比較多,屬於一種活動艙門。當需要打開時應保證快速,而當需要關上時,要保證可靠的密封,否則艙內氣體洩漏到外界真空,會直接威脅到宇航員的生命安全。在空間站的艙段上開有數個觀察窗,這使宇航員在艙內能夠看到天空、地球以及前後左右的外界情況。觀察窗對於宇航員來說太重要了,在空中作業時需要對星空及地球進行觀測,在交會對接中需要對前後左右進行觀測,控制空間站的前後左右移動。


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