即将退役的国际空间站,居然是个缝合怪?

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即将退役的国际空间站,居然是个缝合怪?

2020年9月18日,俄罗斯卫星网报道国际空间站美国舱外部发现氨气泄露;9月30日,俄罗斯国家航天集团公司发言人示意,国际空间站俄罗斯“星辰”舱再次发现漏气。思量到原设计在2020年后竣事使命的情形(后又延到2024年),状态百出的国际空间站是否真的不行了?要想领会这个问题,我们首先得知道国际空间站的宿世今生。
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国际空间站(International Space Station, ISS)是一个在近地轨道上运行的科研设施,是人类历史上第九个载人的空间站(人类第一个空间站是礼炮一号,这也是为什么俄罗斯坚决否决国际空间站最初提议名称“阿尔法Alpha”),其主要功效是作为在微重力环境下的研究实验室,现在由五个国家或区域互助运转,包罗美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大航天局和欧洲空间局(英国、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有加入国际空间站设计)。
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同盟11号与礼炮1号对接,但由于泊接机件问题,同盟10号并没有乐成 图源:维基百科

国际空间站前身是美国航天局的自由号空间站(1984年提出),是八十年代美国战略防御设计的一部分。冷战竣事后,美国航天局研发经费急剧缩减,直到1993年其他几个国家先后加入之后,国际空间站设计才逐渐完善。
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一些最初的空间站设计

根据设计,制作整个国际空间站共需要跨越50次太空航行和组装,其中的39次航行需要由航天飞机完成,每次约15吨左右,有约莫30次航行和装配义务需要提高号飞船上的货物提供支持。整个制作事情完成后,国际空间站将会有1200立方米的内部空间,总重量420吨,总输出功率到达110千瓦,桁架长度108.4米,舱体长度74米,额定乘员6人。
即将退役的国际空间站,居然是个缝合怪?现在空间站面积约莫为一个橄榄球球场 1998年11月15日国际空间站的第一个组件曙光号功效货舱进入预定轨道,同年12月,由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号毗邻。
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曙光号与团结号舱(两者间需要加压对接适配舱举行毗邻,PMA)

2000年7月星辰号服务舱与空间站毗邻,它提供生命保障系统,是“俄罗斯区”的功效中央。2000年11月2日首批航天员登上国际空间站。
即将退役的国际空间站,居然是个缝合怪?星辰号前端三个接口与曙光号对接,并在后端留下了一个接口

接下来是桁架,Z1桁架和P6桁架及太阳能电池板被安置在了团结号的上方,上面有散热板和提供电力的电池板,为生命系统和电力系统提供了保障。
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桁架的放置意味着宇航员可以历久驻留空间站

2001年2月7日,运气号实验舱由亚特兰蒂斯号火箭运载,与团结号牢牢毗邻,成为了美国重点实验舱。
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为保证毗邻顺遂,PMA-2被移动到运气号的另一端

2001年3月13日,外部装载平台1(ESP-1)作为空间站备用零件储备库被安装在运气号外部。同年4月19日,移动维修系统——空间站遥控机械臂(加拿大臂2)被安装在运气号另一端,它可以在空间站外提供辅助,削减宇航员太空外行走的必要性。
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加拿大臂2具有很强的灵活性

追求号气密舱(团结气密舱)于2001年7月12日被发射并安装在运气号另一侧,用于宇航员舱外太空作业。
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俄罗斯码头号对接舱正如其名,一方面用于宇航员太空行走的准备舱,另一方面也用于接见飞船的对接舱。
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码头号被安装在曙光号一端的下方

接下来就是空间站桁架架构的综合搭建,为了配合S0桁架上的移动远距离维修基础系统(MBS),加拿大臂2也被移动到这个位置。
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MBS能顺着桁架左右移动

P3、P4和P5桁架及太阳能电池板被安装在P1桁架上,同时为了保持平衡,S3、S4和S5桁架及太阳能电池板被安装在S1桁架上,同时加载了两个外部装载平台(ESP3和ESP4)。
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P6桁架最终也被放到了它原本设计的位置P5一侧,51影评网并睁开太阳能电池板。
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协调号节点舱,也叫作2号节点舱,被安装在运气号前端,它具有6个对接口,可以让空间站支持更多的拓展。
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其中一个接口就毗邻了欧洲的哥伦布实验舱。
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为了发挥出最大的功效,加拿大的特殊微动作机械手(Dextre)被放置在了加拿大臂2的末尾。
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空间站最大的舱段是日本的希望号实验舱(Kibo),它自带机械臂和实验蕴藏舱,毗邻在协调号的另一侧接口。
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2009年3月15日,桁架的最后一部分,S6及其太阳能电池板顺遂归位,空间站桁架到达对称平衡。
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至此以后,国际空间站的大致架构搭建完成,剩下的只是一些局部修改和调整。2019年7月,日本为了研究真空中露出实验项目,在希望号外部加载了外部实验平台。
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俄罗斯的探索号迷你研究舱(迷你研究舱2)与码头号具有异曲同工之妙,它不仅提供了多个对接口,自己也具备实验功效。
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探索号迷你研究舱外表就十分“俄式”
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快速后勤运输工具ELC-1-4被安装在桁架上用于储存硬件工具

节点舱3即平静号,被安装在团结号旁边,其下端加载了一个很小的舱段,叫做穹顶舱,七扇窗户可以用于考察太空和地球,在不事情时段,窗户可以关闭,减小被撞损的风险。
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在2010年5月,俄罗斯发射了另一个迷你研究舱1,即晨曦号,被安装在曙光号上并留下了接口。
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列奥纳多号货舱和比奇洛(BEAM)充气太空舱被挂载在平静号上,前者用于储存给养和废弃物,随后被带离太空站,后者用于验证太空充气手艺是否可行。
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随后国际太空站没有泛起新的大舱段,但陆陆续续会有由于某些项目而做的局部微调整。
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国际空间站的预算远远跨越了美国国家航空航天局最初的预计,其制作时间表也比预定的要晚,主要原因是2003年发生哥伦比亚号航天飞机失事事宜之后,美国国家航空航天局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里,空间站的职员和物资运输完全依赖俄罗斯的同盟号航天器,空间站上的科学研究流动也尽可能地被压缩了。
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美国国家气象局雷达探测到的散布于得克萨斯和路易斯安纳的哥伦比亚号残骸,以红色、橙色和黄色显示

根据预定设计,空间站的建设在航天飞机重返太空之后将于2006年恢复,但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114航行义务完成后,由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落,美国国家航空航天局再次停飞所有航天飞机,这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。
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到2010年6月,空间站已经在轨道上围绕地球运转了66000圈。国际空间站原设计在2020年后竣事使命,厥后改为2024年。国际空间站最多可承载六名乘员(长时间),大部分实验设施也已经投入使用。由于大气阻力和重新启动等因素的影响,国际空间站的轨道现实高度常发生漂移。
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2012年3月30日,俄罗斯联邦航天局局长弗拉基米尔·波波夫金示意,联邦航天局正在与外国同伴讨论2020年后继续使用国际空间站的问题,并计划改变国际空间站的运作方式。波波夫金说,联邦航天局思量将国际空间站的使用期延长到2028年,国际空间站的作用也将改变,它将成为举行手艺试验和训练载人登月的平台。
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然而就现在而言,空间站装备老化和手艺落后等问题越来越严重,多次泛起气体泄露和装置脱落等问题,空间站使用寿命是否能延长到2028年尚未可知。在国际空间站退役后,届时中国空间站是否成为了唯一的在役空间站呢?
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国际空间站(ISS)处于巴西北部之时考察到的地球样貌的照片 图源:维基百科

图源:YouTube JaredOwen 美编:ZYN

校对:张崧

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