國際空間站

簡介


國際空間站

國際空間站,發現號航天飛機攝於2011年3月7日


國際空間站是一個在近地軌道上運行的科研設施,是人類歷史上第九個載人的空間站。空間站的主要功能是作為在微重力環境下的研究實驗室,研究領域包括生物學、物理學、天文學、地理學、氣象學等。

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國際空間站臂章


迄今為止,已有來自多國的航天員登上國際空間站執行任務,其中還包括七名太空遊客。

成員

當前由六個國家或地區合作運轉,包括:

  1. 美國國家航空航天局
  2. 俄羅斯聯邦航天局
  3. 日本宇宙航空研究開發機構
  4. 加拿大航天局
  5. 巴西航天局
  6. 歐洲空間局(成員國英國、愛爾蘭、葡萄牙、奧地利和芬蘭沒有參加國際空間站計劃,希臘和盧森堡則是在計劃開始之後加入歐洲空間局的)。

歷史


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俄羅斯的聯盟號航天器


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哥倫比亞號航天飛機


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哥倫比亞號的最後一次發射升空


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哥倫比亞號的第一次任務


哥倫比亞號在2003年2月1日,在執行代號STS-107的第28次任務時,於重返大氣層的階段中與控制中心失去聯繫,並且在不久後被發現在德克薩斯州上空爆炸解體,機上7名太空人全數罹難。


  1. 國際空間站計劃的前身是美國國家航空航天局的自由號空間站
  2. 1993年時任美國總統的克林頓正式結束了自由空間站計劃。冷戰結束後在美國副總統戈爾的推動下,自由空間站重獲新生,美國國家航空航天局開始與俄羅斯聯邦航天局接觸,商談合作創建空間站的構想。
  3. 1998年11月15日國際空間站的第一個組件曙光號功能貨艙進入預定軌道
  4. 1998年12月,由美國製造的團結號節點艙升空並與曙光號連接
  5. 2000年7月星辰號服務艙與空間站連接。
  6. 2000年11月2日首批航天員登上國際空間站。
  7. 2003年發生哥倫比亞號航天飛機失事事件之後,美國國家航空航天局停飛了所有的航天飛機
  8. 在2005年7月發現號航天飛機的STS-114飛行任務完成後,由於航天飛機隔熱材料在升空過程中脫落,美國國家航空航天局再次停飛所有航天飛機,這使得國際空間站的建設時間表再次拖延。
  9. 在航天飛機停飛的兩年半時間裡,空間站的人員和物資運輸完全依賴俄羅斯的聯盟號航天器,空間站上的科學研究活動也儘可能地被壓縮了
  10. 2007年1月31日,國際空間站第14長期考察組中的兩名美國航天員洛佩斯-阿萊格里亞和蘇尼特·威廉斯成功進行超過7個小時的太空漫步
  11. 2009年3月,美國國家航空航天局網站開始在線直播國際空間站即時畫面,空間站工作人員睡覺或者下班的時候,全球互聯網用戶可以通過網絡欣賞空間站的直播影像
  12. 2012年5月31日,全球首艘訪問空間站的商業航天器——美國龍飛船成功返回地球,製造龍飛船的SpaceX與美國國家航空航天局簽署了價值16億美元的合約,向空間站發射12次貨運航天器。


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2017年6月CRS-11任務期間逐漸接近國際空間站的"龍"號飛船


“龍”飛船是一個由SpaceX公司開發的宇宙飛船,是第一款由私人企業開發併發射進入近地軌道並返回地球的宇宙飛船,是首款為國際空間站進行貨運補給的私人航天企業宇宙飛船,是目前唯一有下行運輸能力的貨運飛船,也是目前唯一實現重複使用的貨運飛船。

建造計劃


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國際空間站裝配狀況 (至2011年5月為止)


按照計劃,建造整個國際空間站共需要超過50次太空飛行和組裝,其中的39次飛行需要由航天飛機完成,每次約15噸左右,有大約30次飛行和裝配任務需要進步號飛船上的貨物提供支持。

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進步號宇宙飛船是俄羅斯的無人駕駛貨運太空船,可以運送物資到國際太空站。


整個建造工作完成後,國際空間站將會有1200立方米的內部空間,總重量420公噸,總輸出功率達到110千瓦,桁架長度108.4米,艙體長度74米,額定乘員6人。

組成部分

  • 曙光號功能貨艙 發射時間:1998年11月15日


曙光號功能貨艙是國際太空站一個功能貨艙,也是最早發射的一個組件。曙光號功能貨艙於1998年11月20日被質子號運載火箭從哈薩克的白寇努爾太空中心發射進入400公里高的軌道中,設計的使用時間至少為15年。

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從NASA奮進號航天飛機所看到的曙光號功能貨艙 空間站統計


  • 團結號節點艙 發射時間:1998年12月4日


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ISS團結號節點艙(NASA)

團結號節點艙是美國為國際空間站建造的第一個部分。團結號節點艙由一個圓柱形的外殼,和六個能便利的與其他艙室連接的通用接駁裝置所組成

  • 星辰號服務艙 發射時間:2000年7月12日


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星辰號服務艙


星辰號服務艙是國際空間站的一個組件。是第3個被髮射入軌的空間站組件,星辰號服務艙提供了空間站一部分的生命保障系統,和可供2名乘員的生活區。它是空間站上俄羅斯部分(俄羅斯軌道段)結構上和功能上的中心。

  • 國際空間站桁架 - Z1桁架 發射時間:2000年10月11日
  • 國際空間站桁架 - P6桁架及太陽能電池板 發射時間:2000年11月30日
  • 命運號實驗艙 發射時間:2001年2月7日


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命運號實驗艙 (NASA)


命運號實驗艙 是美國在國際空間站上科學研究用載荷中的主要實驗室。2001年2月上旬,它與團結號節點艙相連。命運號是NASA在1974年2月空間實驗室退役後的第一個永久性運作的在軌實驗室。

  • 外部裝載平臺1 (ESP-1) 發射時間:2001年3月13日
  • 移動維修系統 - 空間站遙控機械臂(加拿大臂2) 發射時間:2001年4月19日


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移動維修系統


移動維修系統是連接在國際空間站上的1個機器人系統。在空間站的裝配和保養上扮演著關鍵的角色。它在空間站的周圍搬運設備和補給,幫助宇航員在太空中工作,在空間站上安裝設備和其他載荷。宇航員接受特殊的訓練,以使他們能夠使用各種系統來完成這些工作。

  • 尋求號氣密艙(聯合氣密艙) 發射時間:2001年7月12日


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尋求號氣密艙


尋求號氣密艙是國際空間站的主要氣密過渡艙。設計尋求號的目的是為身著宇航服的航天員做太空行走出發前的準備。

  • 碼頭號對接艙 發射時間:2001年9月14日


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碼頭號對接艙是國際空間站上俄羅斯製造的一個艙。是兩個原本設計用於航天站上的俄羅斯入塢用密封過渡艙中的一個。這個艙的作用在於使飛船等航天器能停靠在空間站上。

  • 國際空間站桁架 - S0桁架 發射時間:2002年4月8日
  • 移動維修系統 - 機械臂移動平臺 發射時間:2002年6月5日
  • 國際空間站桁架 - S1桁架 發射時間:2002年10月7日
  • 國際空間站桁架 - P1桁架 發射時間:2002年11月23日
  • 外部裝載平臺2 (ESP-2) 發射時間:2005年7月26日
  • 國際空間站桁架 - P3、P4桁架及太陽能電池板 發射時間:2006年9月9日
  • 國際空間站桁架 - S3、S4桁架及太陽能電池板 發射時間:2007年6月8日
  • 國際空間站桁架 - S5桁架 發射時間:2007年8月8日
  • 外部裝載平臺3 (ESP-3) 發射時間:2007年8月8日
  • 和諧號節點艙發射時間:2007年10月23日


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和諧號節點艙是國際空間站的一個組件,是該空間站總共三個節點艙中的第二個。該艙段在2007年10月23日由發現號航天飛機在STS-120任務中成功發射。在正式命名發射前,該艙段一直被代稱為“節點艙2”。2007年11月14日,該艙與命運號實驗艙對接成功。

  • 哥倫布實驗艙 發射時間:2008年2月7日


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哥倫布實驗艙在國際空間站的安裝位置


哥倫布實驗艙由歐洲空間局(ESA)設計並建造,目的作為國際空間站永久實驗並提供內部酬載在多種學科的研究領域材料學、可變的物理和生命科學的研究實驗室。另外,外部酬載設施用於實驗和應用在空間科學、地球觀察和技術領域。

  • 希望號日本實驗艙 - 實驗儲藏艙 發射時間:2008年3月11日


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日本實驗艙是日本宇宙航空研究開發機構製造的國際空間站艙組。

  • 移動維修系統 - 特殊微動作機械手 發射時間:2008年3月11日
  • 國際空間站桁架 - S6桁架及太陽能電池板 發射時間:2009年3月15日
  • 希望號日本實驗艙 - 外部實驗平臺 發射時間:2009年7月15日
  • 迷你研究艙2(探索號迷你研究艙) 發射時間:2009年11月10日
  • 寧靜號節點艙(3號節點艙) 發射時間:2010年2月8日


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連接到團結號節點艙之前的寧靜號節點艙,攝於2010年2月11日


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寧靜號節點艙


寧靜號節點艙,又被稱作節點艙3,是國際空間站的組件,由歐洲空間局與意大利宇航局共同管理和擁有的泰雷茲阿萊尼亞宇航公司為美國國家航空航天局建造,並歸屬美國航空航天局所有和操縱。

穹頂艙 發射時間:2010年2月8日

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穹頂艙內的設備結構

穹頂艙為歐洲空間局建造的國際空間站觀察臺組件。安裝完成後,此觀察臺為航天員提供一個直接觀察機械臂操作、已泊接的航天器及遠眺地球的地方。

迷你研究艙1(晨曦號迷你研究艙) 發射時間:2010年5月14日

多用途增壓艙 發射時間:2011年2月24日


我們國家的空間站

我們國家也有空間站,大概將於2021年左右開始在軌組建自己的本體質量80噸級的載人空間站,並開展大規模的空間應用

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80噸級天宮號空間站“T”字三段式基本構型圖

天宮號空間站的基本構型由一段核心艙和兩段實驗艙組成“T”字體。兩段實驗艙分別長期停靠在核心艙的左右兩端,貨運飛船以及載人飛船分別對接於核心艙前後兩端。計劃於2021年左右發射核心艙,至2023年前實驗艙II對接後完成組建。每組航天員駐紮最長達6月後與下一組航天員進行輪替,達成長久不斷續的空間常駐任務。長期乘航天員人數2至3人。設計壽命在10年。規模達到80噸。

  1. 核心艙:天和號核心艙,由長征五號乙從文昌發射。取名自熱門候選名稱天樞與太和,寓意天地人和。艙外設置一架大型機械臂,前端包括一段六接口的節點艙,同時充當空間站的主要氣閘艙。
  2. 實驗艙I:問天號實驗艙,由長征五號乙從文昌發射。控制與實驗應用艙,艙外設置一架小型機械臂。
  3. 實驗艙II:夢天號實驗艙,由長征五號乙從文昌發射。專用應用艙。
  4. 空間天文臺:巡天號空間天文臺。
  5. 1艘貨運飛船:天舟號貨運飛船,由長征七號從文昌發射。無人貨運飛船,用於補給空間站以及廢物排除等任務。
  6. 1艘載人飛船,神舟號載人飛船,由長征二號F從酒泉發射。載人飛船,用於航天員的運輸和應急返回等任務


最後說明


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從1998年11月15日國際空間站第一個部分曙光號功能貨艙發射升空。

到2010年6月,空間站已經在軌道上環繞地球運轉了66000圈。國際空間站原計劃在2020年後結束使命,後來改為2024年。

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國際空間站處於巴西北部之時觀察到的地球樣貌的照片

負責國際空間站與地面之間運輸的航天器有聯盟號、進步號、自動運載飛船、H-II運輸載具、龍飛船、發現號航天飛機、奮進號航天飛機、天鵝號宇宙飛船等。國際空間站最多可承載六名乘員(長時間),大部分實驗設施也已經投入使用。

由於大氣阻力和重新啟動等因素的影響,國際空間站的軌道實際高度常發生漂移。大約的軌道衰減:2千米/月,就是往下掉2千米左右

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