国际空间站

Article

October 24, 2021

国际空间站(Междунаро́дная косми́ческая ста́нция,МКС),更广为人知的名称是国际空间站,是目前唯一永久有人居住的空间站。空间站的第一部分 Zarja 模块于 1998 年 11 月 20 日发射进入轨道。自 2000 年 11 月 2 日第一批常驻人员进入空间站以来,该空间站一直有人居住。目前,每6个月更换一次的船员由7名成员组成。该站位于大约 400 公里的低地球轨道上。它以约 7,700 m / s(27,720 km / h)的平均速度,以约 92 分钟的周期定期绕地球公转。在许多方面,国际空间站代表了先前计划的独立站、俄罗斯站和平号 2 和美国自由站的合并。除了为这些站规划的俄罗斯和美国模块外,欧洲哥伦布实验室模块和日本 Kibó 实验室模块也与该站相连。国际空间站是五个航天机构的联合项目:NASA、Roskosmos、JAXA、CSA 和 ESA(涉及其 11 个成员;比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士和英国)。宇航员必须会说英语和俄语。巴西航天局根据与 NASA 的特殊合同参与其中。同样,意大利航天局为各种活动签订了单独的合同,它不作为欧洲航天局为国际空间站(意大利也是其中的完全参与者)执行的任务的一部分。宇航员往返空间站的运输由美国私人公司 SpaceX 运送的俄罗斯宇宙飞船联盟号和载人龙飞船提供。美国私人船Starliner的使用也在准备中。该站由自动货运航天器 - 俄罗斯进步号、美国货运龙和天鹅座以及日本 HTV 提供。宇航员和补给品用于将美国航天飞机运送到空间站,而欧洲自动运送全地形车和美国龙。国际空间站原计划的寿命是到2016年,2013-2014年冬天,美国政府保证财政保障到2024年。国际空间站原计划的寿命是到2016年,2013-2014年冬天,美国政府保证财政保障到2024年。国际空间站原计划的寿命是到2016年,2013-2014年冬天,美国政府保证财政保障到2024年。

历史

国际空间站的历史始于1984年,当时美国总统罗纳德·里根宣布计划建造一个名为“自由”的空间站。随后几年的特点是施工延迟和财政困难。 1991年,加拿大、日本和欧洲航天局(ESA)加入了建设计划。俄罗斯于 1993 年加入他们,该站被称为阿尔法。 1995年可以说是建设准备工作的开端。在 1995-98 年间,与和平号空间站进行了 9 次测试连接,在此期间训练了机组人员的连接和交换。第一个Zarja模块的计划发射再次因资金问题而推迟,因此美方全额支付了费用。 1998 年 11 月 20 日,带有上述 Zarya 模块的质子火箭从拜科努尔发射升空。国际空间站的建设已经开始。16 天后,奋进号航天飞机遇到了 Zarja,并在其货舱中安装了一个 Unity 模块。 Zarja 模块最初用于提供电信服务和飞行控制。后来,它应该主要用作存储空间和容器。 Unity 模块充当模块的十字路口。最多可以连接 6 个附加模块。已经发射的模块无法维持所需的路径,需要经常修正。另一个计划中的模块是预期的 - 俄罗斯 Zvezda。再次,财政困难推迟了它的启动,因此继续建设。该模块仅在 2000 年 7 月 12 日发射,并与 Zarya 模块相连,构成了该站俄罗斯部分的基础。该服务模块用作生活空间,提供电源、与地面中心的电信和轨道校正。已经 2。2000 年 11 月,第一批常驻工作人员访问了该站。它的主要任务是激活和安置空间站。宇航员继续拆开储存的物资和设备的包装。他们还必须准备接收带有新命运模块的亚特兰蒂斯号航天飞机。该模块于 2001 年 2 月 10 日连接到 Unity 模块。命运舱是空间站科学实验的主要中心。宇航员恢复了模块并继续等待发现号航天器,它于 3 月 10 日带来了新的机组人员和莱昂纳多货运模块。航天飞机装载了一个装满碎片的模块,并与空间站的第一批工作人员一起返回地面。另一个重要组成部分是加拿大机械臂Canadarm2,它于2001年4月16日带来了奋进号航天飞机。机械臂长17.6 m,用于沿桁架结构移动人员和货物。对于精细和精确的装配工作,可以将 Dextre 机器人上部结构连接到机械手。 2003年哥伦比亚号航天飞机坠毁后,航天飞机的飞行中断了数年,空间站的建设也推迟了近3年。航天飞机全面恢复后,又连接了两个实验室。日本Kibó模块带户外平台和其他组件和欧洲哥伦布实验室模块。

车站建设

在车站建设过程中,验证了所谓主梁的新概念。该概念基于形成车站骨架的超过 100 m 长的格子结构(集成桁架结构)。两对光伏板连接在结构的两端。然后将密封模块和站的其他部分连接到其中心的梁上。为方便施工和减少空间出口,沿主梁搭建了移动服务系统,其中包括Canadarm2机器人服务臂。建成后,国际空间站的总内部超压容积接近 1000 立方米,重量约 450 吨。所有模块都需要大量能量,这些能量来自能量输出为 110 kW 的光伏电池。车站跨度108.4米,站长74米。国际空间站站的建设计划进行 40 多次组装飞行。其中采购了 35 架美国穿梭机。其他搭载俄罗斯模块 Zarja、Zvezda、Pirs(已于 2021 年淘汰)、Poisk、Nauka 和 Pričal(准备于 2021 年发射)的发射由 Proton 和 Soyuz 等经典导弹提供。除组装飞行外,到 2021 年 7 月,还执行了 120 多次无人补给任务。其中,俄罗斯货轮“进步”号执飞78个航班,日本货轮HTV执飞9个航班,欧洲自动无人机ATV执飞5个航班,美国自动补给船“天鹅座”执飞15个航班,“龙”号补给船执飞24个航班。构造表总结在下表中。Nauka 和 Pričal(准备在 2021 年发射)由 Proton 和 Soyuz 等经典导弹提供。除组装飞行外,到 2021 年 7 月,还执行了 120 多次无人补给任务。其中,俄罗斯货轮“进步”号执飞78个航班,日本货轮HTV执飞9个航班,欧洲自动无人机ATV执飞5个航班,美国自动补给舰“天鹅座”执飞15个航班,“龙”号补给船执飞24个航班。构造表总结在下表中。Nauka 和 Pričal(准备在 2021 年发射)由 Proton 和 Soyuz 等经典导弹提供。除组装飞行外,到 2021 年 7 月,还执行了 120 多次无人补给任务。其中,俄罗斯货轮“进步”号执飞78个航班,日本货轮HTV执飞9个航班,欧洲自动无人机ATV执飞5个航班,美国自动补给船“天鹅座”执飞15个航班,“龙”号补给船执飞24个航班。构造表总结在下表中。美国自动补给舰天鹅座 15 班次,补给舰龙号 24 班次。构造表总结在下表中。美国自动补给舰天鹅座 15 班次,补给舰龙号 24 班次。构造表总结在下表中。

有源模块

废弃模块

取消的模块

一些计划中的模块最终没有实施,要么是出于经济原因,要么是因为它们变得无用或在哥伦比亚号航天飞机被毁后。被取消的模块包括: 美国离心机住宿模块,一个用于各种水平人工重力实验的模块。美国,居住模块,一个将扩大车站生活空间的住宿模块。然而,2016 年 4 月 8 日由 SpaceX.USA 航天器龙号载人航天飞船发射的 Bigelow 可扩展活动模块 (BEAM) 充气模块​​,这是一种将用作救援船的微型火箭穿梭机。正在测试中。这项服务现在由联盟号和龙飞船提供。Science Power 平台,太阳能电池板,用于为俄罗斯轨道段供电,独立于 ITS。两个俄罗斯研究模块计划用于科学研究。

运输系统

前者

航天飞机——作为美方维护的主要交通工具。车站的建筑构件或 MPLM 超压物流模块在货舱内运输。穿梭飞行于 2011 年夏天结束。 ATV(自动转运车)——一艘欧洲供应船,其运载能力高于俄罗斯进步号。2008 年至 2014 年期间,共有 5 艘此类飞船从库鲁太空港发射出去。龙太空补给船 - 一艘由私人公司 SpaceX 在 NASA 的支持下开发的“商业轨道运输服务 - COTS”计划。与空间站的第一次连接发生在 2012 年 5 月 25 日。最后一次任务 (CRS-20) 于 2020 年 4 月 7 日结束。由舰龙 2 取代。

当代的

联盟号宇宙飞船——作为附属于空间站的运输和救援工具,由俄罗斯方面维护。进步补给船 - 用于定期运输材料和补给品(食物、水、备件、燃料)和用于空间站的机动操作,由俄方维护。 HTV (H-II Transfer Vehicle) - 日本 (JAXA) 补给船,用于为该站的日本段提供补给。第一次发射于 2009 年 9 月 10 日进行,第九次也是最后一次飞行于 2020 年 5 月 20 日。JAXA 正在准备一种名为 HTV-X 的新版本飞船,该飞船将于 2022 年 2 月首次进入太空。天鹅座飞船- 一艘由私人公司轨道科学公司开发的船,自 2018 年起由诺斯罗普格鲁曼公司运营,并在美国宇航局的商业轨道运输服务 - COTS 计划下提供支持。第一次开始于 2013 年 9 月 18 日。龙 2 - SpaceX 飞船。有 2 个版本 - 驾驶 (Crew Dragon) 和货运 (Cargo Dragon)。 2019 年 3 月 2 日,猎鹰 9 号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角的太空港首次以无人版本发射。 2020 年 5 月 30 日,第一次,也是迄今为止唯一一次载人飞行到空间站。在载人龙 2 舱中,两名美国宇航员罗伯特·本肯和道格拉斯·赫尔利加入了国际空间站。 2020 年 11 月 17 日,名为 SpaceX Crew-1 的第一次运营飞行将四名机组人员运送到空间站。货龙的货运版本于 2020 年 12 月 7 日在标记为 SpaceX CRS-21 的飞行中首次加入国际空间站。到目前为止,只有在 2020 年 5 月 30 日进行了一次载人飞行测试。在载人龙 2 舱中,两名美国宇航员罗伯特·本肯和道格拉斯·赫尔利加入了国际空间站。 2020 年 11 月 17 日,名为 SpaceX Crew-1 的第一次运营飞行将四名机组人员运送到空间站。货龙的货运版本于 2020 年 12 月 7 日在标记为 SpaceX CRS-21 的飞行中首次加入国际空间站。到目前为止,只有在 2020 年 5 月 30 日进行了一次载人飞行测试。在载人龙 2 舱中,两名美国宇航员罗伯特·本肯和道格拉斯·赫尔利加入了国际空间站。 2020 年 11 月 17 日,名为 SpaceX Crew-1 的第一次运营飞行将四名机组人员运送到空间站。货龙的货运版本于 2020 年 12 月 7 日在标记为 SpaceX CRS-21 的飞行中首次加入国际空间站。

未来

Dream Chaser - 由 Sierra Nevada Corporation 开发的小型航天飞机,最初用于载人运输,最终将作为供应船 CST-100 - 波音公司开发的航天器,用于确保载人到国际空间站 Orjol - 由 RKK 开发的航天器能源

车站的轨道和方向

国际空间站站位于高度约400公里的略呈椭圆形的低地球轨道上。赤道路径的倾角为51.6°。选择这条轨道是因为它可以从美国和俄罗斯的太空港获得经济上的便利,并且因为它提供了观察地球上大多数人口最多的地方的机会。由于在这些高度上有地球大气层的少量残余物,空间站的轨道由于摩擦而逐渐降低。跑道必须定期维护,否则该站将在​​几个月内进入大气层并烧毁。轨道维护由 Zvezda 服务舱的火箭发动机提供,或者更常见的是由 Progress 补给船的发动机提供。轨道站的方向取决于太阳能电池板朝向太阳的最佳位置以及冷却系统散热器的合适位置。它还必须促进相连航天器的操纵。为此,总共使用了三个不同的方向。第一个是最常见的:以实验室模块 (X) 的轴在飞行方向上且天顶轴 (Z) 面向地球中心的方向朝向地球。以主波束 (Y) 的轴在飞行方向上且天顶轴 (Z) 面向地球中心的地球方向。太空中太阳的方向是恒定的。空间站有两个不同的系统用于保持和改变方向: 陀螺仪系统(CMG - 控制力矩陀螺) - 利用大量旋转飞轮的力矩。通过改变它们的旋转速度,工作站围绕各自的 X/Y/Z 轴旋转。它仅使用太阳能电池提供的电力,因此与地球的供应无关。这取决于使用 Progress 补给船从地球上进行昂贵的加油。

国际空间站上的人

该站自2000年11月2日起永久有人居住。几名成员的船员通常在该站停留六个月。被称为“远征队”的船员通常是混合的,该项目的每个主要国家(美国和俄罗斯)至少由一名成员代表。然后从这些国家再次添加其他成员或由其他航天机构提名。总是有一名机组成员由指挥官任命并拥有国际空间站的主要决策权,其他人员是飞行工程师。自 2002 年以来,美国宇航局已将负责空间站科学计划的宇航员命名为“科学官员”。从 2000 年 11 月到 2003 年 5 月,该站由来自美国和俄罗斯的宇航员组成的三名机组人员操作。第一次远征到达联盟号 TM-31 的车站,其他交流使用穿梭机进行。第二个定居期包括 2003 年 5 月至 2006 年 7 月的第 7 至 13 次远征。 哥伦比亚号航天飞机坠毁导致航天飞机停飞,国际空间站上的运载和补给能力有限,船员人数为仅限两人,一名俄罗斯人和一名美国人。只有联盟号飞船留下来确保轮换。第三阶段的定居开始于 2006 年 7 月远征 13 期间。在恢复定期穿梭飞行后,引入了一个系统,其中使用联盟号飞船每六个月轮换两名基本船员。新船员乘坐他们的船加入了国际空间站。在两个机组人员大约一周的联合飞行中,空间站和实验设备已经适应并移交。然后老船员登上旧的联盟号飞船返回地球。如果一名不成为常驻机组成员的宇航员(例如太空游客)出现在即将到来的机组人员中,他会将他的解剖椅转移到返回的联盟号上,在那里他返回地球。穿梭机带进又带走了基本船员的第三名成员。他们逗留的时间长短取决于穿梭航班的频率,因此在六周到六个月之间变化。作为航天飞机抵达国际空间站站的一部分,航天飞机的参观人员扩大了空间站的基本人员约两周,该人员最多有 7 名成员。在此期间,多达 10 名宇航员住在空间站,这使得有效地完成苛刻的施工进度成为可能,包括空间输出。然而,增加的船员对空间站的资源造成了相当大的负担,在此期间甚至需要加强一次性资源的半封闭空调系统,国际空间站船员人数从5月开始扩大到6人2009 年。通过将永久停泊的联盟号船的数量增加到两艘来确保这种情况。

议程

工作人员的平均一天从 6:00 (UTC) 起床开始,然后是早上的厕所,检查车站的状况。机组人员将享用早餐,准备一天的工作,与控制中心指定每日程序,8:00后开始工作。接下来是锻炼,再次工作到 13:00,当一小时的午休开始时。午餐后,宇航员将练习(每天 2.5 小时)与工作交替进行,直到 18:55,当他们与控制中心就第二天的计划举行会议时,19:30 晚餐开始,为宇航员准备食物。第二天,值机站系统、晚上的个人卫生和从 21:30 将存放在睡袋中。

国际空间站的科学研究

国际空间站进行了大量的实验,很大程度上利用了空间站的特定环境,尤其是微重力。主要研究领域包括生物学(生物医学和生物技术)、物理学(流体动力学、材料科学、量子物理学)、天文学(宇宙学)和气象学的实验。对骨骼脱钙、肌肉萎缩、体液运输等负面影响进行了更彻底的分析。研究宇宙射线和辐射对人类,特别是对他们的神经系统的影响,起着重要的作用。小型机组人员在封闭空间站环境中的行为也受到监控。这项研究的目标之一是为在太阳系中进行长期载人任务、在月球上停留以及在未来前往火星的任务准备必要的技术和程序。在国际空间站地幔上发现海洋浮游生物后,启动了一项计划来调查微生物、植物和动物如何对重力变化做出反应。普通实验室。它是该站历史上最古老的科学模块,于 2001 年启动。欧洲哥伦布 - 专注于生物和生物医学实验和研究 日本 Kibó - 最大的实验室,专注于材料研究和天文学。在太空和真空中进行实验。 2011年,阿尔法粒子光谱仪AMS-2被安置在空间站,其任务是对反物质、暗物质和宇宙辐射进行长期科学研究。 2014 年,美国太空制造公司为 NASA 制造的 3D 打印机被放置在空间站上。 2014 年 11 月底,我们成功打印了第一个对象,一个广告牌,然后在 2014 年底,我们成功打印了第一个工具。那是一个套筒扳手。 2014 年 4 月,无名的 SpaceX 补给船向国际空间站交付了 OPALS 测试通信模块。该实验模块能够借助激光束在空间站和地球之间传输数据,速度比传统无线电通信快得多。在测试期间,地球上的一个站点通过激光束在 20 秒内发送了 200 到 300 MB 的工程数据,而无线电通信将需要大约 3 小时才能发送相同的数据集。

车站的价格和所有权

车站费用

确定建造一个空间站的成本并不容易,因为该项目涉及多个航天机构。此外,航天飞机提供的大部分运输费用都是由单独的资金资助的。预计ISS项目总投资将达到1000亿美元。更悲观的估计数字是 1000 亿欧元。美国宇航局在 1994 年至 2005 年间花费了 256 亿美元来资助该站。但是,航天飞机飞行的费用不包括在这个数额中。 2005 年和 2006 年,国际空间站的预算约为 17 亿美元。从2007年到2010年,进一步增加到最终的23亿美元。它将保持在这个水平,直到 2020 年美国宇航局将结束其在国际空间站项目中的股份。因此,仅美国宇航局国际空间站项目的总成本将超过 530 亿美元。从 1999 年到 2005 年,航天飞机的运营成本为 240 亿美元,其中50亿美元用于与国际空间站建设无关的飞行。 2006 年至 2011 年间,航天飞机飞行花费了 215 亿美元,其中 190 亿美元花费在与国际空间站建设相关的飞行上。总共有 380 亿美元用于与国际空间站建设相关的航天飞机飞行。日本组织JAXA正在投资约100亿美元建设国际空间站,欧洲ESA到2015年投资约90亿欧元。除了俄罗斯的 Roscosmos 之外,其他机构的贡献要低得多。然而,他的贡献很难量化。日本组织JAXA正在投资约100亿美元建设国际空间站,欧洲ESA到2015年投资约90亿欧元。除了俄罗斯的 Roscosmos 之外,其他机构的贡献要低得多。然而,他的贡献很难量化。日本组织JAXA正在投资约100亿美元建设国际空间站,欧洲ESA到2015年投资约90亿欧元。除了俄罗斯的 Roscosmos 之外,其他机构的贡献要低得多。然而,他的贡献很难量化。

车站所有权

定义参与该计划的国家义务的基本法律文件是 1998 年 1 月 28 日由 15 个国家——美国、俄罗斯、加拿大、日本和 11 个欧空局国家(比利时、丹麦、法国、意大利、德国、挪威、西班牙、瑞士、瑞典、荷兰和英国)。更具体地说,主要合作伙伴之间的关系一方面在 NASA 与 Roscosmos、ESA、CSA 和 JAXA 之间的双边“谅解协议”中有所规定。在以这种方式制定的规则框架内,达成了关于合作伙伴资源相互使用的具体协议(例如关于非俄罗斯宇航员飞往联盟号的协议)。该站作为一个整体不归任何人所有,每个站模块都由一个合作伙伴独家拥有。基本划分为俄罗斯和美国部分。俄罗斯部分包括俄罗斯人拥有和制造的模块和零件。 Zarya 模块在俄罗斯制造但由美国方面支付,归 NASA 所有,因此属于美国部分。美洲段由车站的其余部分组成,由欧洲模块(哥伦布模块)、日本模块(Kibó 模块)、加拿大模块(Canadarm2 机械手)和美国模块组成。在美国部分,NASA 与合作伙伴就空间站使用达成的协议体系适用。根据他们的说法,ESA 有权使用 Columbus 模块 51% 的资源,类似于 JAXA 有权使用 Kibó 模块的 51%。 CSA 有权获得该站所有非俄罗斯组件的 2.3%。 NASA 为 JAXA 提供 12.8%,为 ESA 提供 8.3%,为 CSA 提供 2.3%,该站的机组人员时间、太阳能电池板电力和电信服务。结果如下所示:俄罗斯部分 - 100% Roskosmos 美国部分 Kibó 模块 - 51% JAXA,46.7% NASA,2.3% CSA 哥伦布模块 - 51% ESA,46.7% NASA,2.3% CSA 美国模块 - 97.7% NASA,2.3% CSA 宇航员时间,电力, 电信服务 - 76.6% NASA, 12.8% JAXA, 8.3% ESA, 2.3% CSA

景点

2008年8月,美国宇航局承认国际空间站上的笔记本电脑感染了W32.Gammima.AG计算机病毒,该病毒大约有一年的历史,最初是从网络游戏中收集凭据。该病毒可能使用便携式 USB 闪存驱动器进入笔记本电脑,据称并没有攻击该站的控制单元或操作系统。

价钱

2010年,预计到2015年总成本约为1500亿美元。这是NASA对该站724亿美元的预算,120亿美元来自俄罗斯,50亿美元来自欧洲,50亿美元来自日本,20亿美元来自加拿大和航天飞机建造该站,估计为1、$每个 40 亿,或总计 504 亿美元。截至2017年,国际空间站耗资1570亿美元。所以它是有史以来建造的最昂贵的建筑。虽然,如果把整个计划的欧洲份额摊开,每个欧洲人每年只有一欧元。

链接

参考

相关文章

前往国际空间站的无人飞行列表 前往国际空间站的载人飞行列表 国际空间站的太空出口列表 国际空间站网关(空间站)上的摄像机列表

外部链接

Wikimedia Commons Gallery 上国际空间站上的图片、声音或视频 Wikimedia Commons 上的国际空间站 参与空间机构网站上有关国际空间站的官方信息: NASA - 美国 CSA - 加拿大能源 - 俄罗斯 ESA - 欧洲 JAXA - 日本 AEB -巴西 ASI - 意大利其他链接 站的当前位置 2007 年 5 月 9 日存档于 Wayback Machine(英文) 捷克百科全书 SPACE-40 国际空间站中的国际空间站建设动画 国际空间站 www.kosmo.cz (英文)Statistics International Space Station 存档于 2005 年 6 月 17 日在 Wayback Machine 上可以在此网站上找到机组人员的当前状态