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中国空间实验室什么样?
http://www.100md.com 2011年11月1日 百科知识 2011年第21期
     探索浩瀚的宇宙,是人类千百年来的美好梦想。在人类探测宇宙的历史中,3个航天大国各自经历了不同的载人航天历程。苏联/俄罗斯经历的是:载人飞船(东方号、上升号、联盟号)→自己建造的空间站(礼炮号、和平号)→国际空间站。美国经历的是载人飞船(水星、双子星座、阿波罗)→航天飞机→空间实验室(天空实验室)→国际空间站。中国则是三步走的发展战略:载人飞船→空间实验室(天宫一号)→空间站。美国和中国都经历空间实验室阶段,但它们之间既有相同之处,也有许多相异之点。

    “天宫一号”有什么特点?

    “天宫一号”与40年前美国发射的“天空实验室”很相似,目的都是为了以后建造规模大的永久性空间站作准备,在结构和任务中也有许多类似之处。“天宫一号”的重量为8.5吨,仅是美国“天空实验室”的1/10左右,但是这个小小的空间实验室却意义非凡,它的发射意味着中国征服太空领域又迈出一大步。同时,与美国“天空实验室”相比,我国的“天宫一号”空间实验室有自己的优势。
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    历程短 美国发射空间实验室前,发射了三代载人飞船:第一代载人飞船“水星”系列飞船历时4年8个月,共进行了25次飞行试验 ;第二代载人飞船“双子星座”系列飞船历时5年,总共进行了12次飞行试验 ;第三代载人飞船“阿波罗”工程历时约11年,发射了17艘“阿波罗”飞船。而中国在发射“天宫一号”前,只发射了7艘“神舟”号飞船,就达到可以发射空间实验室的水平。

    耗资少由于美国在发射空间实验室前进行了大量的无人和有人飞行实验,故耗资巨大:“水星计划”耗资3.926亿美元、“双子星座计划”耗资12.834亿美元、“阿波罗计划”耗资255亿美元。没有官方消息透露“神舟号”飞船的耗资,但从发射飞船的数目来看,中国肯定远远低于美国。

    采用了更先进的技术和设备我国的“天宫一号”空间实验室着眼技术前沿,博采众家之长,广泛借鉴别国经验,采用了目前最先进的航天设备和技术,其中还包括了我国许多创新尝试,远远超过了20世纪70年代美国“天空实验室”所采用的航天技术和设备。例如,在“天宫一号”中将100伏高压供电体引入电源系统,极大地提高了飞行器用电效率。半刚性太阳能帆板将有助于为“天宫一号”目标飞行器“减重”,为今后大型空间飞行器开展大型空间试验打下技术基础。“天宫一号”采用的先进的高精度激光雷达测量相对姿态交会对接技术,达到国际水平。“天宫一号”电池的发电效率高达27%~28%,与国际先进水平相差无几。“天宫一号”首次利用中继卫星实现更高效的通讯等等。
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    更深入的科学实验我国总结了国外几十年的太空科学实验结果,在“天宫一号”空间实验室中进行的科学实验起步点更高,研究更深入。例如,在美国的“天空实验室”中也进行了晶体生长实验,主要是观察失重环境对晶体生长的影响。在“天宫一号”中,将进行复合胶体晶体生长实验,它首次使用柯赛尔线衍射方法,研究微重力环境条件下3种不同分散体系胶体晶体的相变动力学过程。同时,实验以“遥影像”的方式,直接获取科学实验信息、数据,减少了回收过程对实验条件的影响,这是目前国际上首次以这种形式探索空间胶体晶体生长的规律。通过这个实验可以揭示空间环境下胶体晶体形成的秘密,并了解外部控制条件对胶体晶体形成和形态的影响。在“天宫一号”上有一台我国自主研制的高光谱成像仪,它可以获取地球不同区域的高光谱遥感数据。这些数据可广泛应用于地质矿产、植被生态、大气科学、海洋、农业等领域。“天宫一号”上的多向粒子辐射探测器和轨道大气综合探测器,可以测量多个方向高能带电粒子和轨道大气的密度、成分,两台探测器所获得的数据几个小时后就可传送回来,直接应用到这次航天任务中,进行轨道计算,包括返回轨道的计算。在航天医学实验上更是如此:美国“天空实验室”进行了16项航天医学的研究,主要是观察微重力环境对人体的影响。而在我国的空间实验室中,将从细胞和分子水平对这些影响的机理进行深入探讨,找出引起人体变化的原因,以便采用更好的对抗措施。
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    中国航天员未来的家

    因为“天宫”是未来航天员工作的空间站,所以“天宫一号”的设计是以有航天员驻留为前提的。按照驻留航天员的设想要求,神八飞船和“天宫一号”交会对接完成后,航天员可以从飞船进入“天宫一号”进行工作和实验。这个中国航天员未来的“家”,究竟长啥样?

    如果把“神舟”飞船比作一只往返于天地之间的运输船,则“天宫一号”就是建在太空的一个“房子”,是未来航天员在太空工作、生活的“太空家园”。“天宫一号”分为两个舱——实验舱和资源舱。实验舱是一个全密封的环境,里面具备保证人体生存的舱内压力、温度、湿度、气体成分等条件。实验舱的有效活动空间约15立方米, 四壁布满了机柜,里面装满了仪表盘、实验设备以及生活必备的用品,可满足3名航天员在舱内工作和生活需要。为了保护航天员以及舱内材料的安全,规避太空中的各种危险,“天宫一号”设置了自动和人工双重保险。

    “天宫一号”内部采取了考究的颜色设计,地板的颜色呈深赭石色,有“地”的稳重感,舱顶运用了柔和的灰白色,避免了纯白色对视线的刺激,有“天”的轻盈感。“天”、“地”之间的过渡色介于两者之间,不同色块的运用,使舱体成为一个独立有序的小世界。同时,阻燃、无毒材料的应用,使航天员的生活更健康。

    “天宫一号”里为航天员配备了体育锻炼设施和娱乐设施,笔记本电脑里事先存储好航天员感兴趣的影音节目。除去工作外,航天员未来在“天宫一号”中的生活将丰富多彩,既可以看电影、锻炼身体,还可以与地面进行电子邮件联系。

    “天宫一号”顺利发射成功使中国人又圆了一个梦,为中国建立独自的空间站迈出了扎实的一步, 中国将开始建设专用宇宙空间站的历史。按照我国的航天发展规划,到2020年将建立自己的多舱式空间站。届时国际空间站可能会退役,中国的空间站将成为宇宙中唯一的空间站。

    【责任编辑】蒲晖, 百拇医药(沈羡晕)