到目前为止,全世界已发射了9个空间站。按时间顺序讲,苏联是首先发射载人空间站的国家。其礼炮1号空间站在1971年4月发射,后在太空与联盟号飞船对接成功,有3名航天员进站内生活工作近24天,完成了大量的科学实验项目,但这3名航天员乘联盟11号飞船返回地球过程中,由于座舱漏气减压,不幸全部遇难。礼炮2号发射到太空后由于自行解体而失败。前苏联发射的礼炮3、4、5号小型空间站均获成功,航天员进站内工作,完成多项科学实验。其礼炮6、7号空间站相对大些,也有人称它们为第二代空间站。它们各有两个对接口,可同时与两艘飞船对接,航天员在站上先后创造过210天和237天长期生活记录,还创造了首位女航天员出舱作业的记录。
美国也曾研制空间站,它的第一个空间站由土星5号火箭末级改装而成,被命名为“天空实验室”。它于1973年5月发射到太空近地轨道,入轨后一分钟就发生了太阳能电池板卡住,不能全部供应电力的故障。后经航天员在太空进行维修,才转危为安。这个空间站共接受3艘从地面发射来的飞船与它对接,航天员曾在站内创造连续生活84天的当时最高记录,并完成多项科学实验。
苏联发射的和平号空间站是第三代空间站。它由1个主舱和5个实验舱组成。这5个实验舱是用于天文观察的量子1号舱,用于观测地面和出入太空的量子2号舱,号称“太空工厂”的“晶体”舱,用于大气研究的“光谱”舱和“自然”舱。主舱还可对接2艘载人飞船和1艘货运飞船。这个空间站组装成后是一个100多吨重的庞然大物,有人把它叫作“人造天宫”。其主舱是1986年2月苏联用质子号火箭送入太空的。自此之后,其他各舱段像积木一样一个一个地接上去。当发射到第三个舱体——“太空工厂”时,正是1991年苏联解体的时刻,剩下的两个舱段又拖了近4年的时间,于1995年和1996年才完成组装。整整费了近10年功夫,才把这个人造天体建造完毕。
空间站的作用特点之一是经济性。例如,空间站在太空接纳航天员进行实验,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(含军事方面)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。
美国的空间站——“天空实验室”的成果也是很显著的。有三批航天员乘阿波罗号改型飞船进站工作,他们共拍摄了近30万张太阳照片,数千次观察宇宙中的其他天体,拍摄地球照片近4万张,创造舱外太空行走最长达7小时的记录,同时也进行了大量医学与空间生命科学实验。
和平号空间站现仍在太空运行。其主要的成果是:和平号在太空组装完成本身就是一项航天技术的伟大成果。在经济效益上看,和平号空间站也取得了一定的成绩。苏联利用和平号对地观察,获取了大量的遥感数据,建立了一个包括国家矿藏资源、农田季节性变化和全球海洋生物变化等信息的数据库。在1986~1989年之间,单遥感这一项技术就为苏联创收1000多万卢布。在微重力科学研究上也取得了试制“新的合金材料”、新的流感疫苗和新的抗癌药物的初步成果。
1995年3月22日俄罗斯航天员波利亚科夫从和平号空间站返回地面。他在太空创造了连续飞行438天的记录。美国女航天员露西德也在和平号上创造188天女航天员在太空生活的最高记录。
国际空间站
国际空间站的设想是1983年由美国总统里根首先提出的,即在国际合作的基础上建造迄今为止最大的载人空间站。经过近十余年的探索和多次重新设计,直到苏联解体、俄罗斯加盟,国际空间站才于在1993年完成设计,开始实施。
该空间站以美国、俄罗斯为首,包括加拿大、日本、巴西和欧空局(11个国家)共16个国家参与研制。其设计寿命为10~15年,总质量约423吨、长108米、宽(含翼展)88米,运行轨道高度为397千米,载人舱内大气压与地表面相同,可载6人。
其主要结构是:①基础桁架。它用来安装各舱段、太阳能电池板、移动服务系统及站外暴露试验设施等。②居住舱。它主要用于航天员的生活居住,其中包括走廊、厕所、淋浴、睡站和医疗设施,由美国承担研制与发射到太空。③服务舱。它内含科学仪器设备等服务设施,也含一部分居住功能,由俄罗斯研制并发射。④功能货舱。它内设有航天员生命保障设施和一部分居住功能(如厕所、卫生设施等),以及电源、燃料暂存地等,舱体外部设有多向对接口,由俄罗斯研制并发射。⑤多个实验舱。其中美国1个、欧空局1个、日本1个、俄罗斯3个。美国、日本和欧空局的3个实验舱将提供总计为33个国际标准的有效载荷机柜;俄罗斯的实验舱中也有20个实验机柜。另外,日本的实验舱还连有站外暴露平台,用于对空间环境直接接触实验。⑥3个节点舱。它们由美国和欧空局研制,是连接各舱段的通道和航天员进行舱外活动的出口。此外,节点1号舱还可作为仓库,用于存储;节点2号舱内有电路调节机柜,用于转换电能,供国际合作者使用;节点3号舱为空间站的扩展留有余地。⑦能源系统和太阳能电池帆板。它们由美国和俄罗斯两国提供。⑧移动服务系统。它由加拿大研制。
国际空间站在组装阶段,其主要设施由俄罗斯的质子号火箭、欧空局阿里安5号火箭以及美国的航天飞机发射运送。组装完成后的运输工作由美国的航天飞机、俄罗斯的联盟-tm飞船及进步号货运飞船完成。美国还计划研制一种有升力的救生飞船参与工作。
到2000年7月为止,国际空间站已有3个舱送入太空,即俄罗斯提供的功能货舱、服务舱和美国提供的节点1号舱。按计划,此后还将陆续发射加拿大制造的遥控机械臂、美国的中央桁架和节点2号舱、日本的实验舱和站外暴露平台、欧空局的实验舱和美国的居住舱等。如果顺利,预计在2004年将完成全站的组装任务。
组装成功后的国际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的机会。