航天方面的基本知识－空间站技术

20世纪70年代初期美国天空实验室虽然属于试验性空间站，但取得的成果却相当振奋人心。对于太空科学和应用研究来说，尽可能长地驻留太空是一个基本要求。利用载人飞船很难做到这一点。因此，空间站是提供宇航员长期进行太空工作和生活的唯一航天器。

正因为空间站的巨大应用潜力，美国宇航局一直没有停止大型空间站的概念研究。继1972年空间站应用舱的研究结束后，宇航局继续探讨未来的空间站。天空实验室计划的成功使宇航局上下为之振奋，未来空间站的探索工作也随之进入了一个新的阶段。

经过几年的规划，美国宇航局提出了未来永久性空间站的大致设想。

1993年9月2日，美俄签署了两国共同发展国际空间站联合声明。

国际空间站由美国、俄罗斯、欧空局、日本共同建造。加拿大和巴西也将为国际空间站提供一系列小型硬件设备。

1998年11月20日，俄罗斯在拜科努尔航天发射场用一枚质子号运载火箭，成功地把国际空间站的第一个组件“曙光”舱送上了太空。此后，在空间站乘员不断更换过程中，各舱段和其他硬件的发射一直在进行。

国际空间站将于2005—2006年建成，届时它将由12个舱段组成，总质量达450吨左右，使用空间达1100立方米，平均运行高度为350千米，寿命15年。它将成为人类在太空中长期驻留的前哨站，对未来的太空探索产生重要影响。

国际空间站的建设标志着航天发展的一个新时期——航天技术应用化发展时期的开始。它的建成对空间产品的商业化、空间科研的纵深化以及天地往来的例行化，都将具有重要意义。

美国和苏联这两个超级大国在科技和军事领域的激烈竞赛使得人类对太空的征服不断取得突破，而轨道空间站的研究建设步伐正是在这样的激烈竞争状态下前进着。第二代空间站将具备更高的可靠性、更大的负载能力、更多的功能和更长的寿命。其中代表第二代空间站的是美国的天空实验室和苏联的礼炮6号、礼炮7号轨道空间站。

美国的空间站设想早在1958年NASA成立时就已产生。NASA在对未来10年的航天活动进行规划时，提出过许多发展任务，占主导地位的项目是空间站和载人登月。这两项计划当时曾引起广泛的争论，有人建议优先发展空间站，有人则认为应该优先发展载人登月。在那个竞争意识很强的年代，NASA的上层官员和政治家们更看重的是航天计划的政治意义和国际影响，希望造成更大的壮观声势，所以载人登月更被看好。而当时许多科学家则坚持认为发展空间站的科学研究和国防军事意义相比载人登月要更为重要。但是，直到1961年5月25日肯尼迪提出阿波罗登月计划后，这场空间站和载人登月的争论才暂时平息了。空间站计划落了下风。

但是，无论是NASA还是国防部在空间站方面的研究从来没有停止过。美国国防部曾进行过载人轨道实验室(Manned Orbiter Laboratory，MOL)，该计划后来被取消。1967年，NASA马歇尔航天中心独立提出了一项空间站计划作为阿波罗应用计划的一部分。该计划从任务来看，主要从科学和技术利益着眼，不像阿波罗计划那样带有很大的政治冒险性，后来演变为天空实验室(Skylab)计划。为了强调节省资金，加快进度，该计划尽可能多的使用了阿波罗计划的部件和技术，这样虽然美国后来整个航天的发展重心是航天飞机计划，但在投入不大的情况下天空实验室计划仍可进行下去。

天空实验室任务

对太阳进行比较充分的观测研究

进行较长时间的生物医学研究

对地球资源进行细致的勘测

进行更为全面的工程技术实验

天空实验室的主体结构是土星5号运载火箭第三级J-2发动机的巨大液氢贮箱，其总长度8.9米，直径6.6米。由于很长，在改制成天空实验室时在中间加了一层隔板将其分成上下两部分。上层是实验间，下层是生活间。生活间又分为四个室：起居室、用餐室、盥洗室和实验室。上层实验间十分宽敞，内部装有各种仪器设备以进行多种大型实验。这个改装的天空实验室主体称为轨道舱，里面除了安装各种设备外，能为3名航天员提供292立方米的活动空间。轨道舱内部充以氧气和氮气的混合气体，气压相当于在地球上压力的1/3，温控与通风系统使得舱内气温保持在21.1摄氏度。

轨道舱的上面是过渡舱。它长5.3米，直径6.6米，内部可增压也可减压，为航天员提供了一个过渡的通道。过渡舱又是天空实验室的控制中枢，里面装有供电控制、测试检查、数据处理。生命保障、通信及轨道控制等系统。在过渡舱的另一端是一个多用途对接舱，它长5.2米，直径3米，头部和侧面各有一个对接口，可同时与两艘飞船对接。对接舱除了用于对接和作为航天员进出的通道外，还用于进行太阳观测，对地观测和进行材料科学实验。天空实验室的主要供电系统是两个安装在轨道末端的太阳电池板，总面积730平方米，可产生约20千瓦的电能。

天空实验室最主要的科学仪器是阿波罗天文望远镜。它的主体是一个棱柱体，以构架的形式固定在对接舱上。在发射时，这些构架保证望远镜位置与天空实验室轴线一致。一旦进入轨道并同运载火箭分离，构架又可折转90o，使得望远镜与轴线垂直。在望远镜周围安装了4个较小的太阳电池板，总面积142.5平方米，最大输出功率可达11千瓦。阿波罗天文望远镜装有4种天线、多普勒照相机、电视摄像机、主望远镜，还有其它一些天文仪器。

阿波罗登月计划后的第二年，1973年5月14日，一枚两级的土星5号运载火箭在肯尼迪航天中心点火发射。火箭第三级的位置上装的正是天空实验室。起飞63秒，发现由于发射时的高速气流冲掉了轨道舱防护罩使太阳能电池发生故障，但是仍然被土星5号火箭发射到离地面435公里的近圆轨道上。11天后阿波罗飞船与天空实验室对接，3名宇航员排除了电源故障，使空间站恢复了功能，工作了28天，后来又接待两批6人，分别工作了59天和84天，用58种仪器进行了270多项实验，拍摄了几十万张照片。天空实验室空间站在太空共运行2249天，航程达14亿多千米，于1979年7月12日在南印度洋上空坠入大气层烧毁。

天空实验室计划持续6年，耗资26亿美元。美国宇航界、政界和科学界都给予极高的评价。尼克松祝贺说：“在圆满结束这次超出人类知识范围的最长旅行动时候，我代表全体美国人民向你们表示祝贺。你们天空实验室飞行的卓越成就，把历史上那些伟大探险家的传统(他们面对着世界上那些地图上还没有的尚不为人所知的地区)和那些科学家的传统(他们解开了宇宙万物的奥秘)结合起来了。”

开展载人航天事业的最终目的不是创造辉煌和连篇不断地谱写光彩夺目的史诗，而是全面、深刻地开发和利用宇宙资源。为实现这一目的，一方面必须发展一种通向太空的经济高效的常规运输手段，另一方面就是要建立永久性航天基地。空间站就是向这种永久性的航天基地发展的过渡形式。