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2022-10-14

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天上宮闕+

?空間站

　　北京時(shí)間2022年9月30日12時(shí)44分，經(jīng)過(guò)約1小時(shí)的天地協(xié)同，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙完成轉(zhuǎn)位，天宮空間站由“I”型轉(zhuǎn)為“L”型。這意味著天宮空間站建設(shè)進(jìn)入了新階段。? ??

????????那么“I”型與“L”型是什么？空間站的架構(gòu)到底是怎樣的呢？下面讓我們來(lái)一探究竟。

空間站的發(fā)展

????????空間站的歷史最早可追溯到1896年，在當(dāng)時(shí)愛德華·艾弗雷特·海爾（Everett Hale）設(shè)想“用磚搭建的月球”。1929年，赫爾曼·波托奇尼克（Herman Poto?nik）的《太空旅行的問(wèn)題》出版，并在全球引起了轟動(dòng)。1951年沃納·馮·布勞恩發(fā)表了《帶有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的空間站設(shè)計(jì)》。直到1971年，蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類歷史上第一個(gè)空間站——禮炮一號(hào)。至今，人類共發(fā)射了10個(gè)空間站，空間站也已經(jīng)經(jīng)歷了四次迭代?，F(xiàn)在，讓我們回到20世紀(jì)80年代，一同回顧空間站構(gòu)型的發(fā)展歷程吧！

第一代空間站

????????禮炮一號(hào)的建成標(biāo)志著第一代空間站的誕生，禮炮系列的一到五號(hào)都屬于第一代空間站。

????????由于它所具有的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，禮炮一號(hào)又被稱為實(shí)驗(yàn)飛行器。其特點(diǎn)是整個(gè)航天器僅有一個(gè)對(duì)接口，這意味著它一次僅能對(duì)接一艘飛船。因此禮炮一號(hào)所搭載的科研儀器和主要物品均在發(fā)射前就裝入了空間站內(nèi), 且無(wú)法在軌補(bǔ)給許多重要物資, 這就限制了航天員的在站時(shí)間以及空間站在軌運(yùn)行壽命。

????????第1代空間站解決了許多重大科技問(wèn)題。例如, 證實(shí)了在太空和在地面一樣，有必要把住宿、工作場(chǎng)所與交通工具等按各自的特點(diǎn)分別建造，這樣才能解除相互間的束縛，提高效率；為在太空中駐留較長(zhǎng)時(shí)間，可用輪換航天員的辦法使空間站的利用率提高。試驗(yàn)性空間站雖然是短暫性的，但也比其他航天器有較大進(jìn)步。我國(guó)的天宮一號(hào)和二號(hào)也具有類似功能，主要用來(lái)驗(yàn)證交會(huì)對(duì)接、出艙行走、長(zhǎng)期在軌駐留等技術(shù)，不能作為長(zhǎng)期在軌空間站使用。

第二代空間站?

????????在意識(shí)到第一代空間站的不足后，蘇聯(lián)在第一代空間站的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了禮炮六號(hào)和七號(hào)，產(chǎn)生了第二代空間站構(gòu)型。第二代空間站帶有兩個(gè)對(duì)接口，可一次對(duì)接兩艘飛船，使其具有長(zhǎng)期駐留的能力。

????????第一代空間站主要是為了驗(yàn)證當(dāng)時(shí)的技術(shù)是否滿足建造空間站的基本需求。在此之后的第二代空間站則搭載了更多配件，具備了更多功能，進(jìn)行了諸多如：對(duì)地觀測(cè)、空間材料加工、生命科學(xué)、天文和地球物理學(xué)等科學(xué)研究。

第三代空間站

????????在美國(guó)發(fā)射了天空實(shí)驗(yàn)室之后，由于軍事和政治壓力，蘇聯(lián)決定升級(jí)空間站技術(shù)，建造新一代空間站，這就是和平號(hào)空間站的設(shè)計(jì)背景。

????????作為當(dāng)時(shí)最大的空間站，和平號(hào)空間站由禮炮七號(hào)改裝而來(lái)，其最大的特點(diǎn)是采用了模塊化組裝技術(shù)。這意味著和平號(hào)的建設(shè)可以通過(guò)近地軌道集合的方式建造，這大大降低了單次航天發(fā)射的載重需求，每一個(gè)模塊可以在接口一致的情況下具有完全不同的獨(dú)立功能。

????????和平號(hào)空間站是禮炮號(hào)系列空間站的技術(shù)結(jié)晶，作為國(guó)際空間站發(fā)射前全球最重要的空間站，它奠定了多艙模塊化組裝、積木式結(jié)構(gòu)方式搭建長(zhǎng)期可駐留空間站的技術(shù)基礎(chǔ)，將主體結(jié)構(gòu)和生命保障、空間站控制等其他模塊優(yōu)化布局，糅合或分列在不同艙段內(nèi)，使效率大大提升。值得一提的是，我國(guó)的天宮空間站也是第三代空間站。

第四代空間站?

????????在蘇聯(lián)解體后，美國(guó)邀請(qǐng)俄羅斯共同建設(shè)一個(gè)國(guó)際化的空間站。二者一拍即和，決定共同發(fā)起一個(gè)空間站建設(shè)計(jì)劃，同時(shí)接受世界上其他主要國(guó)家加入該計(jì)劃。這項(xiàng)工程的成果便是自1998年運(yùn)行至今的國(guó)際空間站（ISS），它被認(rèn)為是第四代空間站。

????????ISS的主要特點(diǎn)之一是使用了桁架結(jié)構(gòu)。比起第三代空間站，桁架結(jié)構(gòu)的使用使得整個(gè)空間站結(jié)構(gòu)更大、功能更加復(fù)雜。但由于體量過(guò)大，國(guó)際空間站的建設(shè)比起和平號(hào)復(fù)雜許多，它需要的組合部分更多，對(duì)航天器的性能要求更高。其桁架部件單體重約14噸，甚至比大多數(shù)飛船的質(zhì)量還大，只能使用航天飛機(jī)運(yùn)輸，大幅增加了技術(shù)需求與成本。雖然桁架式結(jié)構(gòu)較第三代空間站結(jié)構(gòu)有所優(yōu)化，但是基于多方面的考慮，天宮空間站仍選擇采用第三代空間站的基本結(jié)構(gòu)。

作者按

????????空間站包含了人類最尖端的宇航技術(shù)，其構(gòu)型設(shè)計(jì)僅僅只是空間站總體設(shè)計(jì)的冰山一角，但卻包含如此龐大的知識(shí)量，可以窺見一代代的人們?cè)谔剿饔钪娴倪^(guò)程中所付出的辛苦和汗水。在未來(lái)，一定會(huì)有更多的人為宇宙的瑰麗所吸引，并為探索宇宙的奧秘而不懈奮斗，設(shè)計(jì)建造出更舒適的空間站，為人類探索宇宙貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

【1】?世界上第一個(gè)空間站是哪個(gè)?（中國(guó)知網(wǎng)）

【2】?中國(guó)空間站為什么要這樣設(shè)計(jì)（中國(guó)知網(wǎng)）

【3】?問(wèn)天轉(zhuǎn)位成功！中國(guó)空間站轉(zhuǎn)為“L”構(gòu)型（人民日?qǐng)?bào)）

【4】?圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

撰 稿 人 ：科技協(xié)會(huì)科創(chuàng)部? ? ? 陳逸凡?汪云 趙馨宇 張洋溢

責(zé)任編輯：科技協(xié)會(huì)執(zhí)行主席? 李嘉宇

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