快来!我把空间站的骨架“小秘密”告诉你哟!

我们知道,任何一种空间飞行器都离不开结构,而空间站也不例外。事实上,它本身的构造是极其复杂的。特别是由于要求它长期在太空工作,承载宇航员甚至一般游客的较长时间的居住,因此它的设计考虑的因素与一般的飞行器甚至飞船都有很大的不同。那么,具体都有什么不同呢?下面简单介绍下:

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(1)空间站的结构要有足够的强度和刚度

事实上,对空间站的结构要求是极其苛刻的。首先它要有足够的强度和刚度。这主要由它经受的环境条件所决定的,我们看看空间站从发射到上天工作的环境就明白了,不少人从电视上看到过空间站的发射实况转播,当火箭点火工作的刹那,成吨的燃料喷着长长的火舌伴随着震耳欲聋的轰鸣声从发动机的喷管倾泻而出,强大的冲击和振动立刻作用到空间站结构上。在火箭奔向太空的过程中,由于火箭发动机一直工作,所以强烈的振动一直作用在空间站结构上。

此外,由于火箭的高速飞行,空间站表面与周围大气产生强烈的摩擦,空间站的结构会被加热,我们称为气动加热,使空间站的表面甚至内部温度升高,可以达到几百摄氏度,这会降低结构的强度。

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为了保护空间站,在发射时,火箭的前端大都有整流罩,把空间站罩起来,到高空再抛掉。而空间站进入空间后,要经过日照区和阴影区,空间的环境温度在100℃至零下100℃的范围内变化。而空间站结构在这样复杂恶劣的条件下工作,不但要保证足够的强度,不能因为剧烈的振动、冲击产生破坏,而且还要保证足够的刚度,也就是不能产生大的或者不能恢复的变形。尤其像国际空间站的这种结构形式,采用很长的桁架,刚度问题很重要,容易产生变形,而这种变形会带来很多问题,除了影响正常工作外,它还影响到对空间站的控制,使它不能按预想的状态飞行。

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因此,空间站在材料的选取和使用上是很讲究的,要求它的强度高、刚度好,但是又不能采用钢铁作为主要材料,因为这种材料的比重太大,必须选用一些轻金属材料,如铝合金、铝镁合金、钛合金等或者非金属材料。目前发展的低密度高强度的非金属复合材料得到了广泛的应用。由于空间站长期在太空飞行,在那种条件下,空间粒子、宇宙射线的辐射作用是很强的,它们的作用可以改变甚至破坏材料的性能,使一些非金属材料老化变质,所以要求材料本身能够抗辐射,而且能够有效地屏蔽辐射作用,以保护舱内宇航员的安全。另外空间站还可能遇到微流星和空中碎片的撞击,要保证不被击穿,所以在材料的选取上是非常严格的。

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(2)空间站的舱门有着特殊的要求

空间站的另一个结构特点是它的舱门有着特殊的要求。首先,宇航员进出的舱门要保证可靠的密封,而且能够快速拆装,这种门开关的次数比较多,属于一种活动舱门。当需要打开时应保证快速,而当需要关上时,要保证可靠的密封,否则舱内气体泄漏到外界真空,会直接威胁到宇航员的生命安全。在空间站的舱段上开有数个观察窗,这使宇航员在舱内能够看到天空、地球以及前后左右的外界情况。观察窗对于宇航员来说太重要了,在空中作业时需要对星空及地球进行观测,在交会对接中需要对前后左右进行观测,控制空间站的前后左右移动。


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