『壹』 空間站是怎麼建造的
空間站是怎麼建造的
空間站是怎麼建造的,它是一個有關人文科學實驗的軌道器,是人類除了地球之外的另外一個家。是由16個不同的國家和航天組織合力建造而成的。那麼,空間站是怎麼建造的。
方式一:霍曼轉移軌道
聽起來很簡單,就是拼積木,但做起來非常困難,因為和地面上不同,地面上拼接東西可以直接進行,但太空中人造衛星和空間站都是繞著地球不停的轉的,因此直線航程是不可能的,而且由於有不同的軌道,搭載各部分的火箭需要通過精確的計算來調節自己的軌道高度,並在高速運行的狀態下和空間站對接,目前最普遍的方式是霍曼轉移軌道,這是目前組裝空間站時最能節省燃料的方式。
方式二:多國組合建造
1996年,美國也計劃發射自己的模塊化空間站,命名為自由號,但由於經濟和技術方面的各種問題,自由號根本就沒能完成組裝,原自由號的部分後來被轉移到由美國、俄羅斯、歐盟、日本、加拿大和巴西聯合組裝的國際空間站國際空間站的初始部分是由俄羅斯的曙光號功能貨倉、星辰號服務艙和美國的團結號節點艙組成的。
經過多年的組裝後,國際空間站變成了現在的這個樣子,有個加壓艙和組大型太陽能板組成,這是目前世界上唯一在軌的大型空間站。目前在軌的空間站除了國際空間站外,還有中國已經停止使用的天宮一號和今年發射的天宮二號,這兩個都是小型單艙空間站,類似於早期的'禮炮系列,用於中國進行模塊化空間站組裝的實驗,為以後的正牌天宮號做好准備,根據目前的計劃,2018年將使用長征五號火箭發射天和號核心艙,2020年將發射問天號和夢天號兩個實驗艙以及巡天號太空望遠鏡,完成主要的結構,主結構的總質量約為60噸。
什麼是國際空間站?
它是一個有關人文科學實驗的軌道器,是人類除了地球之外的另外一個家。
人類為了建造它花了數十年的時間,並且它是由16個不同的國家和航天組織合力建造而成的。
機組人員居住在這些圓形軌道器內部,裡面大概有5間卧室,每間卧室可容納6個人。
它有巨大的機械臂,位於空間站外部,大約15米長,主要作用是用來移動空間站周圍的物體和搭建空間站。
空間站的結構
空間站裡面的結構是什麼樣子?
我們簡單了解一下裡面的幾個艙。
穹頂艙
穹頂艙是歐洲空間局建造的國際空間站觀察台組件,這個觀察台為宇航員提供一個直接觀察機械臂操作,已對接的航天器和遠眺地球的地方。
穹頂艙直徑約2米,高1.5米,並設有6個周邊窗戶和1個天窗。全部窗戶均安裝活動遮蓋板來避免小型流星體以及太空垃圾的撞擊,當和飛行器對接時,宇航員會在這里進行觀察和控制。
節點艙
空間站的第一個節點艙名字叫「團結」,它是美國為國際空間站建造的第一個部分,它有六個能和其他艙室連接的通用接駁裝置。
簡單說這個艙的目的是用來提供空氣、電能、水和其他系統支持國際空間站和其他八個艙。
對接艙
顧名思義就是跟其他航天器對接的地方。
實驗艙
它是國際空間站科學研究用載荷中的主要實驗室。
氣密艙
這個艙主要目的是為穿著宇航服的航天員做太空行走出發前的准備。
這里要說下宇航員在出艙任務前的准備,一般會持續1到2個小時,而出艙任務一般會持續大約6到8小時。
另外它有八個太陽能電池板,太陽帆板可以旋轉,從而對准太陽,為空間站提供源源不斷的能源。
『貳』 天和成功發射!宇航員空間站生活大揭秘,你好奇的都在這里
審核專家:錢航
中國運載火箭技術研究院
總體設計部型號設計師
北京時間4月29日11時許,中國在文昌航天發射場用長征五號B遙二運載火箭發射了空間站天和核心艙。
天和核心艙是中國發射的 首個空間站艙段 。中國空間站整體呈T字型,基本包括天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙3個艙段。天和核心艙全長16.6米,最大直徑4.2米,發射質量22.5噸,是未來空間站的管理和控制中心。
中國航天 科技 集團五院空間站系統總體主任設計師張昊表示,天和核心艙的密封艙內有 工作區、睡眠區、衛生區、就餐區、醫監醫保區和鍛煉區 六個區域。在保障航天員的獨立睡眠環境和專用衛生間之外,核心艙內還有微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌、太空自行車、抗阻拉力器等傢具和健身器材,工作生活空間約50立方米,未來還能夠達到110立方米,不得不說這配置有點讓人羨慕了。
你是不是也和我一樣好奇,在如此高配的空間站和核心艙中,宇航員是如何吃飯上廁所的?他們平時都干什麼?從太空看到的地球是什麼樣子?
下面我們就以國際空間站為例,看看宇航員們的生活吧!
在國際空間站上,航天員們也是實打實的「打工人」。每天工作9小時,每周大約會花費40小時進行科學研究和空間站的維護。
科學研究 是宇航員們的主要任務之一,在國際空間站開展的科學研究分為若干學科,包括生物學與生物技術、地球與空間科學、教育活動與推廣、人類研究、自然科學等。
觀察地球和浩瀚的宇宙可能是最愜意的事兒,國際空間站擁有七個窗戶的穹頂艙為科學家們觀察記錄地球提供了絕好的視角。
上圖:美國國家航空航天局(NASA)宇航員特蕾西·考德威爾·戴森透過國際空間站穹頂倉上的一個窗口,觀察雲層在地球海洋上空的運動。
來源 | NASA
站在地面仔細觀察夜空,你會看到一顆緩慢移動的星星,那有可能就是國際空間站了。雖然在你的眼裡它行動緩慢,但實際上國際空間站每 92.65分鍾 就能環繞地球一圈。也就是說,從晨輝到夜幕宇航員一天可以看到16次。
除了日升日落,宇航員們還能看到此起彼伏的閃電,美麗的極光震人心魄,從空間站望去可怕的台風只是一個旋渦,火山爆發看起來就像一朵剛冒出來的蘑菇。
宇航員們可藉助空間站上先進的相機和鏡頭來拍攝地球影像。通過宇航員拍攝的照片,我們得以從全新的視角去了解我們的星球,還有氣候變化、人類活動對地球環境的影響。
在微重力環境下宇航員無法正常行走,移動身體時像是在「游泳」。放開一個物品就會飄走,為了固定物品,空間站內安裝了許多扶手、帶子、夾子和尼龍搭扣。
失重環境下會產生 骨質疏鬆 等病症,所以,航天員們每天要進行兩個半小時左右的鍛煉,避免微重力環境導致的骨質流失和肌肉萎縮。
為了更好地研究微重力環境對人體的影響,尤其是長期滯留宇宙對人體的影響,航天員們會定期為自己做B超、測身體各項指標,冷藏尿液和血液樣本以供科學研究。
失重環境下,液體呈完全球形漂浮在空中。所以,在空間站喝水是不用杯子的,而是通過吸管喝復合塑料膜袋包裝好的水或飲料。
為了防止食物殘渣漂浮,有些食物也是用復合塑料膜袋包裝好的,宇航員要把塑料膜袋剪開一個口,然後再拿餐具伸進去吃。當然,也有一些宇航員喜歡特立獨行,比如下面這位
雖然在空間站吃東西的方式有點特別,但食物進入嘴巴後和在地球上吃飯並沒有什麼區別。因為吞咽的過程並不是靠重力,而是 依靠食道周圍的神經感覺到食團的存在而引發蠕動 ,把食物送進胃裡。
為了節省空間並保證食物的營養,攜帶上飛船送至空間站的食物一般都是輕質量、體積小而高營養的食物,例如壓縮、特製、冷凍的食品,當然也會有水果之類的生鮮食品。
而且,宇航員們在空間站還能吃到新鮮的蔬菜。早在1997年,國際空間站中就開始進行太空農業,多年來,種出了 番茄、生菜、蘿卜 等十餘種蔬菜。
這一方面豐富了宇航員的飲食,另一方面也為科學研究生長出樣本,讓科研人員更好地了解植物在微重力環境下的反應。
眾所周知,水、食物與氧氣是人類生存所需的三大必要條件。搞清楚了宇航員的食物,我們再來看看空間站上的水和氧氣從哪裡來的?
空間站一般服役十年以上,如果通過地面運送氧氣成本高昂,並不現實。因為每往空間站運送一公斤物資,成本比等重的黃金要貴得多,可以算是「最貴配送費」。
於是,美國航空航天局設計了一個 氧氣製造系統 (又稱OGS) 通過電解水的方式就可以滿足宇航員生活中所需氧氣。
「電解」是指讓電流通過含有離子液體或溶液而使其化學分解這一過程。因此,電解水即是指讓電流通過水 (這里的電能主要來自於空間站外部的光伏板) ,讓水分解成其基本化學成分——氫氣 (H2) 與氧氣 (O2) 。
除此之外,空間站還有加壓氧氣瓶和固體燃料罐產生氧氣,以備不時之需。
那麼國際空間站上的水又是怎麼來的呢?
前國際空間站宇航員Don Pettit有個精妙的比喻——昨天的咖啡變成了明天的咖啡。想必你已經明白了國際空間站上的水是從哪裡來的了……
雖然聽起來很惡心,但宇航員們對尿液過濾成飲用水已經習以為常了,因為攜帶水資源的成本實在是太高昂。
說到這里,你是不是很好奇宇航員們在空間站是如何上廁所的?
空間站也有馬桶,去年美國國家航空航天局 (NASA) 斥資2300萬美元為國際空間站的宇航員升級了一款太空馬桶,堪稱史上最貴馬桶。
不同於地球上的馬桶,空間站的馬桶不是用水沖,而是利用 空氣壓力 吸走排泄物 (原理和吸塵器差不多) 。這是因為,在微重力的環境下馬桶的設計必須使用定向氣流而非重力。如果你堅持用水,結果就是便便和水到處亂飄……
被吸走的排泄物被太空馬桶 干濕分離 ,便便要適當保存起來用於科研,剩下的便便被裝入密封袋並儲存在罐子里,大多數被裝上飛船,在穿越地球大氣層的時候經燃燒焚化。
而尿液以及其他艙內艙外各種活動所產生的廢水,經過過濾、除味等處理後循環利用,以滿足宇航員、實驗動植物、艙外活動以及艙內日常活動所需。當然,這些水也會被電解製造氧氣。
最後,告訴你一個有趣的事情, 空間站也是有wifi的 。工作之餘,宇航員們也可以去休息室在網上沖浪。
了解了這么多宇航員的日常生活,你是不是很期待我們國家的空間站「天宮」在軌組裝完成後,宇航員與我們分享他們的生活日常?
不要著急,今明兩年內,我國將通過11次飛行任務完成中國空間站的在軌建造。到時候,我們就可以一睹為快了!
『叄』 太空的空間站有多大內部的構造是怎樣的
國際空間站最早是由美國提出的一項國際太空合作計劃的產物,主要由美國、俄羅斯、加拿大、歐洲空間局、日本、巴西六個國家的太空機構聯合推進的國際太空合作項目。
從1998開始建造到2005年建造完成,組裝完成後的國際空間站將作為人類科學研究和開發太空資源的大型航天器,為人類提供一個長期在軌運行的可以執行對地觀測和天文研究的平台。共設計建造有6個實驗艙(美國1個、俄羅斯3個、歐空局1個、日本1個),1個俄羅斯建造的居住艙(包含有卧室、洗手間、廚房),內部空間達到了1200m³,環境為一個標准大氣壓。2個節點連接艙和其他的運輸系統和服務系統共計13個艙段。國際空間站裡面的服務設施還是很多的,包括淋浴室、健身房、電影院等。
整個國際空間站建成後成為一個長73米、寬 108米,重達420噸的龐然大物。如果把國際空間站放在地面上,佔地面積至少相當於一幢有9個單元、高24層的樓層。設計壽命15年,最多可以容納15人同時居住和生活。總投資超過了1100億美元,其中光空間站的建設成本就高達500億美元。其中又以俄羅斯和美國為主要核心,俄羅斯負責整個空間站的框架和基礎設施,包括軌道艙和居住艙等在軌飛行的必要艙段的研製和發射任務,美國主要負責框架上的科研艙段的研究和發射以及後期的國際空間站運營任務。其他的包括加拿大製造的用於抓取聯盟飛船、太空梭、等航天器的大型機械臂,以及歐空局和日本、巴西研製的一些科研艙室。
國際空間站作為人類迄今為止發射過的最大的航天器,為人類的發展提供了不少的幫助,包括外太空的星際穿越和未來人類星際航行等一些遠大項目提供了先前基礎條件。不過國際空間站的設計壽命只有15年,再加之多次出事和一些其他問題後,最遲十年後就要退役了,退役的方式很可能和其他航天器一樣墜入大氣層燒毀。
未來最有可能的接替者就是我國計劃明上半年年由長征5B發射入軌開始建造並計劃於2022年建成的中國空間站(不過受長5火箭的影響首飛時間可能要推遲到明年下半年或者2020年上半年),雖然規模沒有國際空間站大,重量也只有90噸左右,但是其意義深遠重大。
國際空間站由16個國家太空機構合作開發,它能夠在400千米的高空以每小時27000千米的速度飛馳,是人類製造出的最昂貴的物品。國際空間站可以說是一種特殊的研究實驗室,能夠容納六個人在其中生活,NASA稱之為「人類進行的最復雜的科學和技術 探索 」。
空間站內的宇航員在太空中生活和在地面上總有一些不一樣的體驗。比如大多數食物都是裝載真空密封的容器中,被宇航員煮過後,才是相對正常的食物。宇航員吃東西也需要非常小心,遺留下一點點事物,都有可能進入空氣過濾設備中,從而引發故障。
太空的微重力環境可能對宇航員的 健康 造成影響,比如肌肉和骨質的長期退化等等。國際空間站也有預防這一問題的設備,包括模擬重力訓練來鍛煉肌肉的設備,還有跑步機,宇航員必須拿彈力繩把自己綁在機器上才能跑步。
國際空間站由多個太空艙組成:
「星辰號」服務艙(Zvezda) 這個艙也叫作DOS-8艙。它由俄羅斯製造,是第三個組裝到空間站的太空艙。「星辰號」加入後,空間站才能供人居住。「星辰號」中有氧氣過濾裝置、先進的通信系統、睡眠區、衛生間以及健身設備,還有用於調整軌道的引擎。
「哥倫布號」實驗艙(Columbus) 該實驗艙有歐洲航天局製造,被用於進行各種研究活動。該實驗艙和ISS幾個其他部分共同為綜合設備平台——國際標准載荷架(international standard payload rack)的安裝提供支持。自發射以來,該實驗艙中又增加了好幾個組件。
「命運號」實驗艙(Destiny) NASA製造的這一實驗艙包含一系列生命支持和科學研究系統。和「哥倫布號」類似,「命運號」的載荷架可以被重新配置以用於進行新的實驗。它最著名的特點是設有一個51厘米寬的純光學窗,通過這個窗口,空間站的宇航員已經拍攝到了許多極具科研價值的地球的照片。
穹頂艙(Cupola) 在這一觀測艙中可以用360度的視角看地球,同時也可以透過80厘米寬的主窗看到地球,這是人造宇宙飛船中用過的最大的窗戶了。宇航員可以在穹頂艙內檢查空間站外部進行的工作,同時觀察對接飛船的到達和脫離。
「希望號」服務艙(Kibo) 它的正式名稱是「日本實驗艙」,主要用於進行科研,在2008年加入了空間站。在太空站內部和大片的外部區域,也就是所謂的「暴露設施」(Exposed Facility),「希望號」都在進行著一系列重要的實驗。「希望號」是至今為止最大的太空艙。
這些艙當然是分批次被送上太空然後被組裝到一塊兒的。
至於在太空生活和工作是什麼感覺?Expedition 18飛行工程師Sandra Magnus撰寫了一系列有關她在國際空間站上停留的日記。她指出了一個重要的事情:當地許多人提前(實際上是幾年)計劃了一個宇航員的日子。「我們在船上有一個調度計劃,裡面有我們需要知道的所有細節,以便做一天的工作。它告訴我們什麼時候應該睡覺,什麼時候應該起床,什麼時候我們應該運動什麼時候吃我們的飯菜,何時以及我們需要做什麼信息來做我們的任務「。雖然這聽起來非常嚴格,但馬格努斯指出,有一些靈活性,並不是每項任務都必須在時間表規定的確切時間進行。
微重力提供了一個充滿挑戰的環境。無論你是睡覺,換衣服還是工作,除非它固定到位,否則你周圍的國際空間站內的一切都會浮動。即使是早上起床和穿衣服這樣看似簡單的事情也不是那麼簡單。想像一下,打開你的衣櫃只是讓它的內容飛向你。在早上做好准備時,馬格納斯說,「當我取下我的PJ時,他們在船員宿舍里漂浮,直到我把它們收起來並立即將它們固定在樂隊或其他東西後面。我只想說它很容易丟失事情在這里!「
醒來後,每個宇航員都有一個睡眠後的時間來為這一天做准備。在此期間,宇航員可以淋浴,吃飯,鍛煉和准備工作。鍛煉很重要; 在微重力中,骨骼失去鈣質,肌肉減少質量。因此,宇航員必須鍛煉一定時間。Magnus喜歡在早上第一件事,每天在固定自行車和跑步機之間交替。接下來,有一個早上的會議,他們與船員和地面管理員討論每個人當天的職責。會議結束後,他們開始工作。
對於工作,宇航員進行實驗或維護。像大多數勞動人民一樣,他們停下來吃午飯 - 但他們的午休時間有點不同。國際空間站上的食物主要是冷凍,脫水或熱穩定,飲料脫水。宇航員收集食物托盤和器具,從儲藏室中找到他們單獨包裝的食物,准備物品(必要時補充水分),加熱物品,將它們放入托盤中並進食。用餐後,他們將用過的物品放入垃圾壓實機中,清潔並存放餐具和托盤。
午餐後,預定的活動繼續進行。在工作日結束時,會有一個晚會,然後是2小時的睡前期。在此期間,宇航員吃晚餐,完成任何未完成的任務並放鬆。根據Magnus的說法,有很多選項可以填補這2小時的時間,「還有電子郵件,電話,新聞,照片和其他活動占據這個時間。星期五是電影之夜,有時也是星期六」。
2017年的時候,谷歌地圖更是將其街景服務擴展到了國際空間站,這對於一輩子都沒機會登上空間站的人,通過谷歌街景服務就可一睹國際空間站內部構造,甚至還有宇航員工作的點點滴滴,絕對是一大福利。
其實對於空間站,大多數人都想像過在失重的環境里如何生活。但其實,很少有人真的知道空間站里的資源到底是怎樣循環利用,資源短缺了又該如何補給,還有從太空俯瞰地球到底是何種景象。
大航海時代已經過去了好幾個世紀,隨著 科技 的發展、文化的普及,人們普遍接受了自己處在無窮空間中的一個小小星系裡的小小恆星上這一既定事實,可這並不會使我們停止對太空的 探索 。
對於國際空間站而言,其實還在不斷改建之中,從艙體框架到感測器電池,都是隨時在變化中的,由太空梭攜帶組件送到艙內,再由艙內科學家們進行組裝改造,不斷地提高艙體的功能,據說這樣的改建將一直持續到2030年太空站退役為止。
而此次谷歌推出的國際空間站街景就是為了方便更多的好奇者,其街景所用圖片皆由宇航員親自拍攝,而近段時間街景圖片採集恰好趕上Space X貨運飛船停靠國際空間站,於是讓更多人看到了空間站的改建材料還有宇航員生存資源補給是通過貨運飛船實現的。
據谷歌街景地圖顯示,國際空間站裡面並不寬敞,各種設備顯示器充斥其中。為了讓大家看的更明白,一向注重用戶體驗的谷歌也做出了詳細註解,這其中就包括宇航員的食物種類、空間站內完成的實驗記錄等等,可以說相當的詳細。
而這也讓宇航員托馬斯發出了感慨:這給了普通人與我們宇航員一起共同遨遊太空的絕佳機會。不過筆者想說的是,國際空間站可真夠亂的,不過能從地圖上一睹其風采,還是相當有吸引力的。
『肆』 國際空間站是最昂貴的單體項目,它到底花了多少錢
國際空間站(英語:International Space Station,縮寫ISS;俄語:Междунаро́дная косми́ческая ста́нция,縮寫為МКС)是目前在軌運行最大的空間平台,是一個擁有現代化科研設備、可開展大規模、多學科基礎和應用科學研究的空間實驗室,為在微重力環境下開展科學實驗研究提供了大量實驗載荷和資源,支持人在地球軌道長期駐留。國際空間站項目由16個國家共同建造、運行和使用,是有史以來規模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目。自1998年正式建站以來,經過十多年的建設,於2010年完成建造任務轉入全面使用階段。目前,國際空間站主要由美國國家航空航天局(NASA)、俄羅斯國家航天集團(Roscosmos)、歐洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)和加拿大空間局(CSA)共同運營。
『伍』 空間站種植為什麼用人工燈而不是陽光
據我自己的猜測可能是因為日光不穩定,空間站,不到100分鍾繞地球一周,也就是說100分鍾完成一次日夜交替,植物會瘋。植物在地球上經歷的白晝交替是24小時,如果改變了這種情況下植物會不適應,所以為了讓植物適應白晝的光變化所以用人工燈來模擬地球上的白晝變化,讓植物「以為」自己還在地球上。