东方星
【期刊名称】《国际太空》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】6页(P54-59)
【作 者】东方星
粽子机【作者单位】
【正文语种】中 文
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2014年1月10日，我国“载人航天空间交会对接工程”被授予国家科技进步特等奖。在此前的2013年10月30日，中国载人航天工程办公室对外正式发布了中国载人航天工程标识及中国载人空间站、货运飞船名称。新发布的中国载人航天工程标识主造型既像一个汉语书法的“中” 字，又类似空间站的基本形态，尾部的书法笔触似腾空而起的火箭，充满中国元素和航天特，结构优美、寓意深刻。中国载人空间站及各舱段和货运飞船共5个名称，具体如下：载人空间站命名为“天宫”，代号“TG”；核心舱命名为“天和”，代号“TH”；实验舱-1命名为“问天”，代号“WT”；实验舱-2命名为“巡天”，代号“XT”；货运飞船命名为“天舟”，代号“TZ”。这5个名称既注重了单个名称的内涵，又强调了保持全套名称的系统性、协调性和互补性。自发布之日起，中国载人航天工程启用新的标识，载人空间站及货运飞船有关文件及宣传文稿一律使用新的规范名称和代号。
中国载人航天工程标识（中国载人航天工程网 提供）
1 宏伟的空间大厦
2013年，我国天宫－1与神舟－10载人飞行任务获得圆满成功，这标志着我国载人航天工程将全面进入载人空间站工程建设阶段。我国下一步将研制和发射天宫-2空间实验室和货运飞船，最终将在2020年左右建成我国第一座空间站。
犹如空间大厦的空间站也可称为航天母舰、宇宙城堡，是一种可供多名航天员巡访、长期 mide008居住和工作的大型航天器，于20世纪70年代问世。其主要特点是体积大、寿命长、功能强，可长期有人照料，大规模开发太空资源；但它不能天地往返，需用宇宙飞船或航天飞机等天地往返运输器把人和货物送上去或接回。
空间站具有自主补给消耗品、检修和更换设备的能力，以及变更和扩大其功能的性质。其先入轨后上人的特征，既提高了安全保障，又简化了研制过程，前景十分广阔。由于可在轨补给，因此空间站工作寿命很长，通常为5～15年，甚至更长。空间站在轨长期飞行期间，站内仪器和设备可根据任务需要由航天员随时更换。仪器出现故障时航天员也能就地维修。站内航天员一般每隔90天轮换一次，由载人飞船或航天飞机接送，大型实验或空间装配任务可由几批航天员陆续完成。
1971年4月19日，苏联成功发射了世界第一座空间站礼炮－1。此举对美国是一个极大的刺激，于是它马上用“”工程的剩余材料研制了一个名叫“天空实验室”的空间站，并于1973年5月14日升空，还创下了当时连续载人84天的世界记录。后来，美国又觉得空间站不是什么新“玩艺儿”，只需“废物利用”便可造出来，于是便“喜新厌旧”，倾财力、物力和人力去研究航天飞机了。然而，苏联对空间站一直格外青睐，采取了积极、稳妥和循序渐进
的发展战略，先后发射了8座空间站，在空间站领域领先一步。目前，在太空运行的空间站是美俄等16个国家联合建造的“国际空间站”，它拟工作到2020年。竹炭工艺品
从总体结构上讲，已发射的空间站可分为以下2种共4代：
第1种空间站是单舱式或称单一式空间站。这种空间站用运载火箭一次就能送上太空。其优点是所用硬件少、成本低、技术简单，不需要航天员出舱等，因而早期的空间站都采用这类构型；它的缺点是容积小、太死板、工效低，影响了许多科学实验活动的进行，并且很难长期载人。这种空间站先后发展了2代，即第1、2代空间站。
第2种空间站是多舱式或叫组合式空间站。这种空间站是由陆续发射的多个舱段在轨道上组装而成的。其优点是航天员的生活和工作空间大，灵活性强，运行时间长；缺点是技术复杂，投资和风险大。多舱式空间站也先后发展了两代，即第3、4代空间站。
苏联礼炮-1试验性空间站示意图
2 “礼炮”之后有“和平”
20世纪70年代上天的苏联礼炮－1～5、美国“天空实验室”以及随美国航天飞机进行了22次短期飞行的欧洲航天局“空间实验室”是第1代空间站。由于它们具有试验性质，所以也叫试验性空间站。其主要特征是站上均只有1个对接口，因而只能接纳1艘客货两用飞船（运送往返人员和少量物品），其科研仪器和主要物品均是发射前就装入了空间站内，无法及时补给许多重要物资，这就限制了载人的时间和空间站在轨运行寿命。不过，这一代空间站解决了许多有关的重大科技问题。例如，证实了在太空也和地面一样，有必要把卧房、工作间等按各自的特点分别建造，以免相互束缚和影响；人在太空呆上若干天，可用轮换航天员的办法，使空间站利用率大为提高；空间站即使是短暂性的，它也比其他载人航天器有较大的进步。
苏联的礼炮－6、7是第2代空间站，它们分别于1977年9月29日、1982年4月19日入轨，是实用性空间站。其主要特点是均有2个对接口，即可同时接纳两艘飞船，从而能把载人与运货分开，延长了空间站寿命和航天员在轨驻留时间。在第1代空间站中，寿命最长的礼炮－4工作了2年多，而第2代空间站中的礼炮－6、7分别运行了5年、9年。
美国独自建造的唯--座空间站“天空实验室”至音源
第3代空间站和平号于1986年2月20日开始在太空建造，它采用积木式（或称舱体式构型），运行了15年，所以也叫长久性空间站。其率先升空的核心舱不仅能用于航天员生活居住，控制整个空间站正常运行，其上还有6个对接口，它先后像搭积木一样对接了5个专用实验舱（量子－1、量子－2、“晶体”、“光谱”和“自然”）及“联盟”系列载人飞船、“进步”系列货运飞船，形成了庞大的空间复合体，总质量达100多吨。其中的“晶体”舱还对接过美国航天飞机，使其总质量达200多吨。和平号是世界第1个多舱式空间站，大大扩展了航天员的活动空间，具有功能强、寿命长、使用范围广、工作效率高等一系列优点。但它也存在一些先天不足：其供电严重不足是和平号不能充分取得应用效益的重要原因；天地往返运输能力低是和平号存在的另一个致命弱点；其姿控系统设计也存在问题。2001年3月23日，“百病缠身”的和平号由地面控制成功坠落在南太平洋预定海域。
苏联礼炮－7实用性空间站与联盟－T5飞船轨道复合体
俄罗斯和平号长久性空间站全貌
3 天上有个“联合国”
第4代空间站由16个国家联合建造，所以称作“国际空间站”。它采用桁架挂舱式构型，即以长达几十米或上百米的组装式或展开式桁架为基础结构，然后将多个舱段和设备安装在桁架上。其中的桁架就像“空中阁楼”的大梁一样是“主心骨”。由于这种空间站有望运行20年以上，所以也叫永久性空间站。
“国际空间站”于1998年开始建造，2011年建成，建成后的容积约1000m3，质量大于400t，有13个增压舱，其中6个用于科学实验，3个供航天员居住，1个为多功能货舱，3个为对接用的节点舱。这些舱体和其他设备由航天飞机和一次性运载火箭分多次运往轨道，然后由站上的遥控机械臂系统和航天员舱外活动进行组装，逐步建成了这座规模庞大、功能广泛的永久性空间站。在空间站运行期间，航天员的替换和物资补给由宇宙飞船提供。
“国际空间站”的优点是灵活性更强，可根据实际需要组成各种不同的形状；安装在桁架上的各个舱段、设备，太阳电池翼的拆卸、修理和更换都很方便；采用集中式供电和使用统一的控制系统，可大大提高空间站的工作效率；其结构不像舱段式那样紧凑，有效载荷安装和使用都很方便，桁架间的宽阔空间使多种观测仪器的安装和太阳电池板的增设变得容易得多。这种空间站的缺点是规模大、费用高、技术复杂，尤其是需要航天员多次出舱完成组装工作，因此在建造过程中有较大风险。
cz2879现已竣工的“国际空间站”实质上是一个集积木式和桁架挂舱式构型于一体的“混血儿”，所以也叫混合式空间站，目的是为了充分利用和平号空间站的成熟技术，减少建造难度、费用和风险。
从总体上看，“国际空间站”由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄制多功能货舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯服务舱、研究舱、生命保障舱，以及美国、日本和欧洲航天局的实验舱对接形成空间站的核心部分；另一部分是在美国的桁架结构上安装加拿大的移动服务系统、舱外仪器设备(包括中国参与研制的阿尔法磁谱仪－2)和4对大型太阳电池翼。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，增强了空间站的刚度，且有利于各分系统和科研设备工作性能的正常发挥，航天员出舱装配与维修也很方便，也使空间站的微重力环境与控制精度达到最佳。2014年初，美国已批准延长“国际空间站”工作年限至2024年。
2011年5月建成的长久性“国际空间站”
4 未来前景美如画
经过30多年的空间站研究和实践，人们已经认识到空间站有极其广泛的用途，主要包括10个领域：材料加工与生产，科学实验，对地观测，通信与导航，发展空间技术，空间组装、发射和回收各类航天器，空间保养、维修、校正、支援与改进各类航天器，登月基地、星际航行补给站和中间站，空间交通枢纽中心和军事应用。人类现在已经完成了试验性、实用性、长久性空间站的发展阶段，“国际空间站”的建造完毕，标志着永久性空间站的应用阶段已经开始，它将使载人航天的意义更加明朗化。
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