国际空间站是如何工作的？宇航员在空间站上是怎么生活的？

发布网友 发布时间：2022-03-03 06:16

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热心网友 时间：2022-03-03 07:46

想象一下你早上醒来，从你的窗户向外看，看到地球的广阔蓝色地平线和太空的黑暗，我们的世界在你的脚下延伸。当你每90分钟绕地球一圈时，山脉、湖泊和海洋就会以一种快速变化的美丽景色流过。这听起来像是科幻小说里不真实的东西，但是对国际空间站的工作人员来说，这是一个现实。

1984年，美国总统罗纳德·里根提议由美国与其他几个国家合作，建立一个由*和工业界支持的永久居住空间站。四年后，美国、加拿大、日本和欧洲航天局联手，使这个空间站成为现实。

20世纪90年代，参与国家的名单增加，俄罗斯和巴西加入该项目，但是巴西最终在2007年切断了与国际空间站的联系。美国宇航局带头协调了国际空间站的建设，如今国际空间站已成为生命、物理、地球和材料科学实验的轨道实验室。

它在轨道上的组装始于1998年，自2000年以来一直住着宇航员。国际空间站包含大量相互连接的气闸室、对接端口和加压模块。截至2019年11月，空间站总共进行了222次太空行走。

国际空间站的部件和装配

建造国际空间站(ISS)就像用孩子的乐高积木制作玩具一样。但是这些玩具的数目往往很少，而ISS包含了成千上万个零部件。以下列出了一些主要组件。

像Zarya、Zvezda、Destiny、Columbus和Harmony这样的加压舱为宇航员居住和工作的宿舍、设备室和实验室提供了透气、温暖的环境。

节点是将较大的模块连接在一起的小模块，允许宇航员穿越空间站并移动设备。各种各样的空间飞行器将自己与国际空间站对接。

整体桁架结构是一种长的线性梁框架，位于受压模块上方。这是太阳能电池板和散热器的固定点，它们有助于控制空间站的温度。

移动基座系统是沿桁架结构轨道运行的移动工作平台。在飞船上，有一组机械臂可以运输货物和实验包。

外部研究和有效载荷设备在国际空间站外部提供了多个安装位置，用于在该设施内无法进行的实验。

联盟号宇宙飞船和进步号补给飞船等宇宙飞船与国际空间站对接，运送宇航员和补给物资往返地球。

国际空间站的组装工作始于1998年11月，当时一枚俄罗斯质子火箭将第一个模块——功能性货舱(Zarya)送入轨道。2000年10月31日，国际空间站的第一批三名成员从俄罗斯发射升空。宇航员在国际空间站上度过了4个月17天，启动了系统并进行了实验。从那时起，许多航天器已经将国际空间站的部分部件送入轨道，组装工作也取得了进展。在这段时间里，国际空间站一直在不断有人值守。

国际空间站相当大，前面提到的桁架长108.8米)，几乎和一个美国足球场一样长。国际空间站还包括多套宽的矩形太阳能电池板，翼展273米。就重量而言，这个空间站的重量达到了419725公斤。它有388立方米的可居住空间，每有一艘船停靠在这里，这个数字就会增加。

国际空间站在离地球表面400公里的平均高度上，以每小时27724公里的惊人速度运行。这些都是相当令人印象深刻的规格，但也许更令人印象深刻的是国际空间站如何维持一个宜居的环境。

维持一个永久性的空间环境要想在太空中维持一个永久的环境，需要许多东西：新鲜的空气、水、食物、舒适和可居住的气候，甚至是垃圾清除和防火。

首先，让我们谈谈

空气。我们都需要氧气，所以国际空间站有几种提供氧气的方法。一种技术是通过宇宙飞船从地球运送氧气，定期给航天飞机提供新鲜的氧气。国际空间站也有利用循环水制造可呼吸氧气的系统。其中一些装置通过电解将水分解成氢气和氧气。

宇航员会呼出二氧化碳，在地球上，这通常不是问题，因为植物吸收二氧化碳。然而，国际空间站的园艺空间有限，这迫使工程师们设计出其他方法来清除多余的二氧化碳。电解过程开始后，一些氢与积聚的二氧化碳发生反应。这种相互作用的副产品是甲烷气体，它被排放到太空。与此同时，回收的氧气进入国际空间站的空气供应。

在此过程中，饮用水会被循环利用，因为其中一些机制会重新包装呼出的空气。水也可以通过收集汗液、冷凝物和尿液来回收。此外，一些机组成员从重复使用厕所和淋浴用水中获得水。

据欧洲航天局称，国际空间站上多达80%的水是循环利用的。现在，欧洲航天局和美国宇航局正在修补闭环生命支持系统，如果完善的话，可能会完全消除向国际空间站运送水和氧气的需要。破解这项技术可能成为未来远程太空旅行的关键。

除了一些在船上种植的可食用植物外，宇航员的大部分食物供应依赖于日常运送。很多菜单上的东西都是特别设计的，用尼龙搭扣粘在餐桌表面，以免它们在低重力环境中漂浮。

保持适宜居住的温度是另一个大问题。国际空间站必须在地球黑暗和阳光充足的一面分别承受-128摄氏度和93摄氏度的温度。国际空间站使用加热器、绝缘装置和液态氨循环回路来调节内部温度。散热器帮助释放空间站上一些机器产生的多余热量。

像任何家庭一样，国际空间站必须保持清洁。这在太空中尤其重要，因为漂浮的灰尘和碎片可能会造成危险。宇航员使用各种各样的抹布、清洁剂和真空吸尘器来清洁表面、过滤器和他们自己。垃圾被装进袋子里，装进一艘补给船上，然后运回地球或焚毁。

动力、推进和通讯

国际空间站基本上是一个大型航天器。因此，它必须能够在太空中移动，它的机组人员必须与地面的控制人员保持通信，它需要电力来完成这一切。

国际空间站的所有机载系统都需要电力。八个大型太阳能电池阵列提供来自太阳的电力。每个阵列有73米长，累积起来，它们覆盖了大约2500平方米的面积。每个阵列上有两层太阳能电池。每层都位于伸缩桅杆的一侧，伸缩桅杆可以伸缩形成阵列。桅杆打开一个万向节，这样它就可以使太阳能电池面对阳光。

就像地球上的电网一样，这些阵列产生大约84到120千瓦的电力，足以维持40多个家庭的照明。美国宇航局报告说，虽然国际空间站吸收阳光，但在这一过程中产生的电力约60%用于给空间站上的电池充电。最初，国际空间站装有镍氢电池。但在服役18年后，在2017年，这些电池被换成了24种锂离子电池。除了更便宜之外，这些升级后的电池体积更小，效率更高。

在空间站的轨道高度上，地球的大气层非常稀薄，但仍然厚到足以拖住国际空间站并使其减速。因此，国际空间站必须每隔一段时间就进行一次推进，以免它偏离轨道，并因减速而失去高度。

俄罗斯的Zvezda服务舱拥有可以用来推动国际空间站的引擎。然而，进步补给船做了大部分的再补给。每次再推进事件都需要火箭发动机燃烧。同样的技术也可以用来引导飞船远离漂浮的太空碎片。此外，有时还需要调整空间站的方向，以便与补给船连接起来。

国际空间站的宇航员不仅需要知道他们的确切位置，还需要确定其他物体的位置，并弄清楚如何从A点到达B点，尤其是在重新起飞的时候。为了辨别它的速度和位置，国际空间站使用俄罗斯和美国的全球定位系统。此外，还有多个陀螺仪，帮助空间站保持其所需的方向。此外，国际空间站监测各种恒星、卫星和地面站的位置并以此导航。