國際空間站再度超期服役七年
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國際空間站再度超期服役七年,2020年國際空間站本就已經是超期服役了,它已經帶着“傷病”工作了20多年,現在又變成了在原有服役期限基礎上再度延長7年,在過去的十幾年中,國際空間站就事故頻發,
國際空間站再度超期服役七年1
太空領域的競爭越來越激烈,各國在科技方面的競爭已經延伸到了太空領域,在太空領域獲取的成就能夠彰顯一個國家的航天技術的實力,隨着各國涌入太空領域,佔據更加有力的環境成爲了當下的熱潮,自中國自主建造空間站之後,對於太空領域的競爭變得更爲激烈了,我們都知道世界上只有兩個空間站,國際空間站和今年誕生的中國天宮空間站,我們也知道國際空間站即將退役,屆時中國空間站將成爲全球唯一可用的空間站。
但近日一條消息引起了人們的熱議,更在航空界炸開了鍋,那就是國際空間站將在原有服役期限基礎上延長7年的服役時間,直至2020年國際空間站本就已經是超期服役了,它已經帶着“傷病”工作了20多年,之前一直傳聞國際空間站將在2018年退役,後來又推遲到了2024年、2028年,現在又變成了在原有服役期限基礎上再度延長7年,任何機械在生產和測試過程中都有它的使用極限,國際空間站並不是由於其性能出乎意料的好才繼續服役,而是被迫服役,在過去的十幾年中,國際空間站就事故頻發,而一再決定讓其超期服役,這無非是美國的私心,美國不願意看到中國航天事業有所進步,取得成就。
美國:強國夢與霸主夢
美國自詡是世界唯一強國,在上個世紀美國的確是所有國家公認的超強國,不論是經濟實力還是軍事實力又或者是科技實力,美國都算得上是佼佼者,在那個時候能與之抗衡的也只有蘇聯了,因此,整個世界也經歷了難熬的冷戰和兩極格局,在蘇聯解體之後,美國就順理成章的成爲了世界最強國,美國習慣以世界第一自居,因此直到現在,其稱霸世界的夢也還在美國的計劃中。在上個世紀美國的強大讓人畏懼,在1894年超越英國,美國GDP總量始終高於全球首位,其佔比最高達到40%以上,不僅是經濟領域,美國在軍事領域也非常具有威懾力,美國在全球建立衆多基地並在多個國家駐軍,成功打擊了潛在對手,在經濟和軍事發展的同時,美國也沒有落下航天領域。
美國一直是高科技的代名詞,美國硅谷更是聞名世界,美國的航天技術也十分強大,在冷戰時期,美國與蘇聯的對抗就延伸到了太空領域,以舉國之力進行科技創新,並且掀起了國際航天探索熱潮,在蘇聯發射首顆人造衛星之後,美國也不甘示弱,投入百億美金開啓“阿波羅計劃”,在1969年美國實現了人類首次登月任務。此後,兩國都投入了大量精力研發和發射了多顆探測器,並且嘗試建立太空站,但各國對於太空的狂熱在蘇聯解體之後逐漸冷淡了。
16國合力建造空間站,敵不過時間的摧殘
爲了能夠更好的探索太空,國際空間站的建造計劃就此誕生,國際空間站是以俄羅斯爲主導的,美國、韓國、日本等16個國家共同建造而成的,在國際空間站的建造上,俄羅斯主要是提供技術,財大氣粗的美國則是提供財力支持,各國各司其職,在多方的努力之下,國際空間站終於建造而成,值得一提的是,美國爲了打壓中國的'航天事業,在國際空間站的建造計劃上將中國排除在外,並切斷了NASA與中國或與中國航天背景有關的任何機構的交流,美國在航天領域也用着孤立的那一套。
國際空間站“帶病服役”,險些被掀翻
國際空間站投入使用了20餘年,如今也到了該退役的時候了,但西方國家卻一再延遲國際空間站的退役時間,即使空間站已經發生了多起事故,比如多次漏氣的星辰號、以及前不久讓國際空間站失控47分鐘的俄羅斯科學號實驗艙,由於科學號實驗艙出現故障,導致國際空間站出現了45度的偏轉。在歷經千辛萬苦與國際空戰站對接之後,所有人都欣喜若狂,但沒過多久卻發生了意外,最終導致科學號與國際空間站對接失敗,失敗的原因是由於飛船推進器失靈,發動機自己啓動,甚至將國際空間站整體掀翻,這一幕真是堪比科幻大片。
如果科學號能夠與國際空間站對接成功,那麼不但能夠進行相應的科學研究,還能夠在科學空間站退役之後爲俄羅斯提供獨立的太空研究場所,但事與願違,俄羅斯的計劃落空了,被掀翻的空間站讓俄羅斯地面指揮中心和NASA都心如死灰,陷入絕境,最後啓動了對接目標—星辰號服務艙的發動機,同時也把MS-17貨運飛船的發動機也啓動,三個動力相互發力和競爭才最終保住了空間站,壓制住了空間站翻轉的趨勢。
通過這一次的折騰,空間站的傷勢更重了,美國與俄羅斯相互推卸着責任,美國認爲是俄羅斯地面控制中心操作失誤而引起,而俄羅斯方面認爲是星辰號念舊失修、零部件老化而導致對接失敗。總的來說,國際空間站就是臨近使用極限了,不管是哪一方的失誤都讓空間站經受了一次大磨難,讓國際空間站繼續使用是最大的錯誤。
中國航天領域發展勢如破竹,美國坐不住了
就算是在美國的百般阻撓和打壓之下,中國的航天事業也取得了很多成就,在空間站的建造上將中國排除在外、惡意打壓的“沃爾夫條款”等等都沒能阻擋中國航天事業的發展,在種種限制之下,中國航人天學會的是自主創新和自我發展,造不如買的觀念早已在中國不復存在,神舟系列載人飛船的發射、嫦娥登月設備的發射以及天問一號火星探測器的發射,到最後中國憑自己的力量建造的國際空間站,這都表明了中國的航天技術已經有了很大的發展。
即將退役的國際空間站,讓中國天宮空間站成爲世界上唯一一個能用的空間站,很多國家都申請了與中國進行合作,而美國以高位自居習慣了,總以一副高高在上的姿態要求其他國家妥協,屆時,美國將會沒有空間站可以使用,現在的美國當然着急了,所以想盡一切方法延長國際空間站的使用年限。
國際空間站再度超期服役七年2
2021年4月底,中國發射“天和”號核心艙,正式開啓天宮空間站的建造進程。“天和”號核心艙是迄今爲止在軌運行的最大也是最重的單體空間站組件,它長達16.6米,直徑4.2米,重約22噸,內部加壓空間50立方米。兩年後中國空間站“三房一廳”建成時,天和核心艙就是那個“廳”。
中國空間站三房一廳
但是你知道嗎,“天和”號核心艙並非人類發射的最大空間站組件,與美國曾經的“天空實驗室(Skylab)”相比,它完全就是小巫見大巫。Skylab的長度達到25.1米、直徑6.61米、重達76.5噸!不僅如此,它的內部空間高達351.6立方米,是“天和”號的7倍。如果說中國的核心艙是“廳”,那麼美國的Skylab就是妥妥的“大別墅”了。
Skylab比天和號大許多
太空競賽產物
美國爲什麼要打造這麼大的空間站?這其實跟美蘇太空競賽有關。
上世紀五十年代,美蘇爭霸,兩國在各方面展開了全方位競賽,特別是軍事與科學領域。一開始蘇聯保持領先,他們發射了人類第一顆人造地球衛星、將尤里·加加林送上太空。美國不甘示弱,1969年將宇航員送上月球。1971年蘇聯向環地球軌道發射了“禮炮1號”空間站,宇航員不僅可以居高臨下長時間監視地面情況,還把機槍架在了太空上。美國人坐不住了,1973年,他們將巨大的Skylab射上了天。
實際上,美國“火箭之父”馮·布勞恩早在1959年就提出了“天空實驗室”這個概念,NASA和五角大樓密切合作,希望建立一個小的空間站,讓兩名航天員用大型望遠鏡從太空偵察地面情況。後來因爲“阿波羅計劃”不打算繼續搞下去了,馮·布勞恩建議將土星五號第三級火箭外殼改造成空間站,這就是Skylab爲什麼如此巨大的原因。
Skylab由土星5號第三級改造而來
一波三折
美國人對土星5號充滿信心,同樣也對Skylab滿懷期望,它是如此巨大,並且攜帶了足夠多的氧氣、水和食物,至少可以在440公里高的軌道上駐留十年。天空實驗室上架設了一臺X射線天文望遠鏡;可以滿足長時間對地觀測需求;它兩片巨大的太陽能電池能提供12.4千瓦電力;空間站外層安裝的一塊巨大防護盾可以抵擋微流星撞擊。
Skylab與阿波羅飛船組合體
但在發射升空的的第63秒,流星防護盾意外鬆動脫落,不僅扯掉了艙體一側的太陽能帆板,還卡住另一邊的2號電池。這樣一來,Skylab一升空就面臨殘廢:它失去大部分電力供應,艙內還被太陽輻射烤到52℃,人在裏邊完全沒法呆。
Skylab入軌11天后,三名宇航員乘坐飛船升空,在費了九牛二虎之力(8次對接失敗)與空間站對接後,他們第一個任務就是通過出艙維修拿一塊布遮擋陽光,兩個星期後再次出艙修復被卡住的太陽能電池。即便如此,Skylab的電力供應只有設計值的一半。
Skylab維修前後
執行第一次飛行任務的三名宇航員在空間站呆了28天,除了維修任務外,他們還進行了一系列生命科學實驗和對地、對日觀測。
第二批宇航員在Skylab裏呆了60天,第三批宇航員在空間站創紀錄地工作了84天。由於NASA不斷額外添加任務推遲返回時間,宇航員一度因不堪重負而鬧情緒,出現消極怠工的情況。
NASA拖時間是有原因的,因爲他們發現空間站出了許多新故障,三個陀螺儀壞了兩個,第四次任務有可能被取消。
被迫放棄
對於燒錢不眨眼的NASA來說,Skylab實在是便宜,製造它總共只花了22億美元,大約相當於今天120億美元(780億人民幣)。這不僅因爲它是利用土星5號第三級改裝,火箭和飛船也都是阿波羅登月計劃留下的。
Skylab也使用了一些新技術,包括後來壞掉的陀螺儀。準確地說那是三個用於控制飛行器姿態的反作用輪,Skylab上總共裝了3個,今天我們的“天和”號上裝了6個。
空間站上的力矩控制陀螺
力矩控制陀螺儀是一種利用陀螺儀旋轉時產生的慣性力矩來穩定或者調整航天器角度的裝置,美國的Skylab上是首次安裝,目前全球也只有美、俄、中三家有這種技術。它的好處是不需要發動機推力就能精確調整航天器姿態,節省燃料,缺點是這東西一直要保持高速穩定旋轉,容易壞。Skylab上邊裝了三個陀螺,其中一個是冗餘,但壞了兩個就容易失控,你很難控制空間站讓它跟飛船對接。
1973年底,空間站三名宇航員罷工,他們關閉了與地面的通信,抗議高強度工作。1974年2月8日,最後一批機組成員返回地面。至此爲止,Skylab總共使用了171天,也就是半年不到的時間。按成本分攤,Skylab的成本並不低,平均每名宇航員每天花掉2340萬美元,是今天國際空間站花費(750萬/天/人)的3.1倍。
墜入大氣層
NASA原計劃利用航天飛機去維修Skylab的陀螺儀,並且將它推到更高的軌道維持壽命,但由於經費不足以及航天飛機跳票等原因一直未能實施。1973年後,由於太陽活動增加,地球大氣受熱變得更厚,Skylab受到空氣阻力影響減速並快速下降高度,1979年7月11日墜入大氣層。
美國爲什麼放棄Skylab
當第三批宇航員離開空間實驗室返回時,他們留下了許多食物,並且空間站裏儲存的氧氣和水也足夠使用一段時間。之所以Skylab被放棄最主要的原因有兩方面:
NASA手裏沒有足夠經費維持它繼續運營,航天飛機計劃花了許多錢但一直跳票,陀螺儀壞了沒法修,阿波羅飛船用完了沒錢造新的火箭和飛船,國會又不願意追加撥款,地主家也沒有餘糧,這是主要原因。
對於今天的空間站來說這個別墅太奢侈
Skylab本來就是一次性的,雖然它做得很大,但並沒有考慮重複和長期使用。它自身沒有動力,無法維持軌道高度;無法加氧加水,宇航員的排泄物也沒法拋棄。Skylab自身在設計上沒有長期打算也是其短命的重要因素。
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