空间站的功能和运作原理

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1、空 间 站 的 功 能 和 运 作 原 理机 电 工 程 学 院 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 1001 班 杨 森 空 间 站 ， 英 文 名 Space Station， 又 称 航 天 站 、 太 空 站 、 轨道 站 。 顾 名 思 义 ， 它 是 一 种 在 近 地 轨 道 长 时 间 运 行 ， 可 供 多 名 航天 员 巡 访 、 长 期 工 作 和 生 活 的 载 人 航 天 器 。 空 间 站 分 为 单 一 式 和组 合 式 两 种 。 单 一 式 空 间 站 可 由 航 天 运 载 器 一 次 发 射 入 轨 ， 组 合式 空 间 站 则 由 航 天 运 载

2、 器 分 批 将 组 件 送 入 轨 道 ， 在 太 空 组 装 而 成 。空 间 站 的 基 本 组 成 是 以 一 个 载 人 生 活 舱 为 主 体 ， 再 加 上 有 不 同用 途 的 舱 段 ， 如 工 作 实 验 舱 、 科 学 仪 器 舱 等 。 空 间 站 外 部 必 须 装 有太 阳 能 电 池 板 和 对 接 舱 口 ， 以 保 证 站 内 电 能 供 应 和 实 现 与 其 他 航天 器 的 对 接 。空 间 站 有 许 多 独 特 的 优 势 ， 下 面 就 其 功 能 和 运 作 原 理 来 谈 。首 先 说 其 功 能 ， 空 间 站 在 太 空 接 纳 航 天 员

3、 进 行 实 验 ， 可 以 使载 人 飞 船 成 为 只 运 送 航 天 员 的 工 具 ， 从 而 简 化 了 其 内 部 的 结 构 和减 轻 其 在 太 空 飞 行 时 所 需 要 的 物 质 。 这 样 既 能 降 低 其 工 程 设 计 难 度 ，又 可 减 少 航 天 费 用 。 另 外 ， 空 间 站 在 运 行 时 可 载 人 ， 也 可 不 载 人 ，只 要 航 天 员 启 动 并 调 试 后 它 可 照 常 进 行 工 作 ， 定 时 检 查 ， 到 时 就 能取 得 成 果 。 这 样 能 缩 短 航 天 员 在 太 空 的 时 间 ， 减 少 许 多 消 费 ， 当

4、空间 站 发 生 故 障 时 可 以 在 太 空 中 维 修 、 换 件 ， 延 长 航 天 器 的 寿 命 。增 加 使 用 期 也 能 减 少 航 天 费 用 。 因 为 空 间 站 能 长 期 （ 数 个 月 或 数 年 ）的 飞 行 ， 故 保 证 了 太 空 科 研 工 作 的 连 续 性 和 深 入 性 ， 这 对 研 究 的 逐步 深 化 和 提 高 科 研 质 量 有 重 要 作 用 。而 且 空 间 站 将 作 为 科 学 研 究 和 开 发 太 空 资 源 的 手 段 ， 为 人 类 提供 一 个 长 期 在 太 空 轨 道 上 进 行 对 地 观 测 和 天 文 观 测

5、的 机 会 。 在对 地 观 测 方 面 ， 比 遥 感 卫 星 要 优 越 。 首 先 它 是 有 人 参 与 到 遥 感 任 务之 中 ， 因 而 当 地 球 上 发 生 地 震 、 海 啸 或 火 山 喷 发 等 事 件 时 ， 在 站 上的 航 天 员 可 以 及 时 调 整 遥 感 器 的 各 种 参 数 ， 以 获 得 最 佳 观 测 效 果 ；当 遥 感 器 等 仪 器 设 备 发 生 故 障 时 ， 又 可 随 时 维 修 到 正 常 工 作 状 态 ；它 还 可 以 通 过 航 天 飞 机 或 飞 船 更 换 遥 感 仪 器 设 备 ， 使 新 技 术 及 时 得到 应 用

6、而 又 节 省 经 费 。 用 它 对 地 球 大 气 质 量 进 行 监 测 ， 可 长 期 预 报气 候 变 化 。 在 陆 地 资 源 开 发 ， 海 洋 资 源 利 用 等 方 面 ， 也 都 会 从 中 受益 。 在 天 文 观 测 上 要 比 其 他 航 天 器 优 越 得 多 ， 是 了 解 宇 宙 天 体 位 置 、分 布 、 运 动 结 构 、 物 理 状 态 、 化 学 组 成 及 其 演 变 规 律 的 重 要 手 段 。因 为 有 人 参 于 观 测 ， 再 加 上 空 间 站 在 太 空 的 活 动 位 置 和 多 方 向 性 ，以 及 机 动 的 观 察 测 定 方

7、 法 ， 因 而 可 充 分 发 挥 仪 器 设 备 的 作 用 。 通 过 ，天 文 学 家 不 仅 能 获 得 宇 宙 射 线 ， 亚 原 子 粒 子 等 重 要 信 息 ， 了 解 宇 宙奥 秘 ， 而 且 还 能 对 影 响 地 球 环 境 的 天 文 事 件 （ 如 太 阳 耀 斑 、 暗 条 爆发 等 ） 作 出 快 速 反 应 ， 及 时 保 护 地 球 ， 保 护 在 太 空 飞 行 的 航 天 器 及其 成 员 。 空 间 站 的 生 命 科 学 研 究 ， 可 分 为 人 体 生 命 与 重 力 生 物 学 两 方 面 ：人 体 生 命 科 学 的 研 究 成 果 可 直

8、接 促 进 航 天 医 学 的 发 展 ， 例 如 ， 通 过多 种 参 数 来 判 断 重 力 对 航 天 员 身 体 的 影 响 ， 可 提 高 对 人 的 大 脑 、 神经 和 骨 骼 及 肌 肉 等 方 面 的 研 究 水 平 。 重 力 生 物 学 和 材 料 科 学 的 研 究与 应 用 有 广 阔 的 前 景 ， 而 的 微 重 力 条 件 要 比 和 平 号 空 间 站 和 航 天 飞机 优 越 得 多 ， 特 别 是 在 材 料 发 展 上 可 能 起 到 一 次 革 命 性 的 进 展 。 空 间 站 仅 就 太 空 微 重 力 这 一 特 殊 因 素 来 说 ， 就 能

9、给 研 究 生 命 科 学 、生 物 技 术 、 航 天 医 学 、 材 料 科 学 、 流 体 物 理 、 燃 烧 科 学 等 提 供 比 地球 上 好 得 多 、 甚 至 在 地 球 无 法 提 供 的 优 越 条 件 ， 直 接 促 进 这 些 科 学的 进 步 。 同 时 ， 空 间 站 的 建 成 和 应 用 ， 也 是 向 着 建 造 太 空 工 厂 、太 空 发 电 站 ， 进 行 太 空 旅 游 ， 建 立 永 久 性 居 住 区 （ 太 空 城 堡 ） ， 向太 空 其 他 星 球 移 民 等 载 人 航 天 的 远 期 目 标 接 近 了 一 步 。为 保 证 上 述 空

10、间 站 的 功 能 ， 这 与 它 的 运 作 是 分 不 开 的 ！首 先 它 必 须 要 有 生 命 维 持 功 能 ， 其 中 包 含 空 气 的 控 制 、 供 给及 循 环 系 统 ， 水 循 环 系 统 ， 温 度 控 制 系 统 ， 食 品 供 应 系 统 ， 废 物处 理 系 统 ， 防 火 系 统 。其 次 是 它 的 推 进 系 统 ， 国 际 空 间 站 在 距 地 面 362-475 公 里 处运 行 ， 虽 然 在 这 个 高 度 上 地 球 的 大 气 已 经 十 分 的 薄 弱 ， 但 也 足 够 拖拽 空 间 站 以 降 低 它 的 速 度 ， 速 度 一 低

11、， 高 度 也 就 随 之 降 低 ， 所 以 空间 站 需 要 周 期 性 的 推 动 以 保 持 它 合 适 的 运 行 高 度 ， 每 一 次 推 动 需 要两 个 火 箭 发 动 机 的 燃 料 。再 次 是 通 信 及 跟 踪 系 统 ： 国 际 空 间 站 每 天 都 必 须 与 地 面 指 挥 中心 进 行 交 流 ， 同 时 当 宇 航 员 进 行 太 空 行 走 的 时 候 也 必 须 与 其 它 人 员进 行 联 系 。 国 际 空 间 站 有 两 个 体 系 帮 助 他 们 与 地 面 联 系 ， 其 一 为S 波 段 ， 进 行 声 音 、 指 令 、 自 动 测 量

12、记 录 及 数 据 的 传 输 ， 二 为 Ku波 段 （ 高 频 波 段 ） ， 进 行 视 频 及 双 向 数 据 传 输 。 国 际 空 间 站 使 用 内部 音 频 系 统 来 完 成 空 间 站 内 部 及 空 间 站 与 太 空 行 走 人 员 的 交 流 。当 然 必 须 要 有 充 足 的 电 力 系 统 ， 它 们 的 来 源 便 是 八 个 巨 大 的天 线 阵 将 从 太 阳 上 为 国 际 空 间 站 提 供 足 够 的 电 能 ， 天 线 阵 长 为 33米 ， 面 积 达 2508 平 方 米 ， 每 一 个 天 线 阵 上 有 两 层 太 阳 能 电 池 ， 分别

13、 在 一 个 可 伸 缩 的 望 远 镜 桅 杆 的 两 侧 ， 桅 杆 有 一 个 万 象 轮 ， 它 可 以使 太 阳 电 池 始 终 朝 向 着 太 阳 光 。另 外 还 有 再 补 给 系 统 ， 补 给 船 及 航 天 飞 机 将 会 为 国 际 空 间 站提 供 新 的 食 物 、 水 、 药 品 、 氧 气 、 氮 气 、 燃 料 等 并 把 空 间 站 上 的 废物 运 回 地 球 。随 着 科 技 的 进 步 ， 我 们 国 家 也 步 入 载 人 空 间 站 工 程 建 设 ， 充分 继 承 载 人 航 天 工 程 前 期 成 果 ， 继 续 使 用 已 有 的 神 舟 飞

14、 船 、 长 征 二号 F 运 载 火 箭 、 发 射 场 和 着 陆 场 。 作 为 中 国 载 人 航 天 “三 步 走 ”发展 战 略 规 划 的 最 后 一 步 载 人 空 间 站 ， 其 建 成 的 重 大 意 义 是 全面 实 现 我 国 载 人 航 天 “三 步 走 ”发 展 战 略 ， 进 一 步 推 动 我 国 载 人 航天 技 术 向 更 高 水 平 发 展 ， 为 推 动 国 家 科 技 进 步 和 创 新 发 展 、 提 升 综合 国 力 、 提 高 民 族 威 望 做 出 重 要 贡 献 。我 们 期 待 着 那 天 的 到 来 ！参 考 文 献 ： 百 度 百 科维 基 百 科谷 歌