国际“自由”号空间站有哪些特点？

2025-03-10 10:27:38

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回答1：

1984年，当时的美国总统里根满怀信心地宣布，美国要在10年内，在太空建造一座永久性的大型空间站。这个计划号称20世纪最后的，也是最宏伟的航天工程。计划提出伊始，即引起了全世界航天界以至整个科学技术界的瞩目，带动了欧洲和日本等国的载人航天热。

美国打算通过永久性空间站的建造，继60年代载人登月竞赛的胜利和70年代航天飞机研制的成功，再一次向全世界显示自己强大的科技、经济实力，继续保持其航天技术的领先地位。

这个后来取名为“自由”号的空间站，就研制发射时间来说，并不是世界上最早的，但从规模上来说却是最大的。它比美国1973年“天空实验室”、前苏联70～80年代的“礼炮”号和现俄罗斯的“和平”号空间站，都大得多，因此功能也比较强。特SU是它将“长留太空，永远不落”，并可与轨道上的空间平台、轨道机动飞行器以及轨道转移飞行器协同工作，互相配合，发展成多功能的综合性空间基地。

里根总统于1984年1月在“国情咨文”中要求航宇局以80亿美元研制一个永久空间站，力争在哥伦布发现新大陆500周年的1992年问世，并邀请欧空局、加拿大以及日本参加共同研制和利用国际自由空间站。里根总统把建立第一个永久载人空间站看作是促进美国科学研究、通信、金属制造以及生产地球上不能生产的拯救人类生命药物等的动力。里根总统提出的这一新的空间计划是美国仅次于“阿波罗”登月计划的90年代最大载人空间飞行计划。美宇航局局长亲自出马，频繁地与国际伙伴——欧空局、日本和加拿大进行4年马拉松式的谈判和争论，时而达成双边谅解备忘录，时丽提出新的要求和意见。美国同欧空局的争执此起彼伏，并因美国国防部在1986年底提出的军用空间站计划，引起伙伴之间极大不满。最后，美国国务脘出面协商，使国防部做出让步，在空间站投入实用两年内不作军用，但坚持进行有限的军用试验，并保留使用空间站的权利。1987年10月，欧空局11个成员国政府代表、加拿大政府部长以及日本科技厅长官代表各自政府，同美国政府代表在华盛顿正式签署一项多国合作研制和利用美国自由空间站协议。此项计划研制费从80亿美元增加到145亿美元，美国承担85亿，制造主站、起居舱、工作舱、实验舱以及一个极平台；欧空局以35亿美元研制哥伦布轨道站、有人照顾的自由飞行器和欧洲极轨道平台(既能与自由空间站对接，也可自主飞行，美国也能利用)，欧空局将分担运输费。据美航宇局估计，从1995年中期分批运到轨道上组装，从1996年开始不定期住人飞行，到2000年才永久住人，研制费用共需300亿美元，每年载人费用约20亿美元，到2027年实用费450亿美元，加上研制费和组装费总数达840亿美元。国际自由空间站费用确实惊人。

由于费用不断增加，美国国会要求航宇局重新进行设计，从1988年开始研制，采用“双龙骨”构架，从原版154米缩小到91米，从原重230吨改为135吨。这样一来，和前苏联1986年2月人轨的“和平”号站差不多。主站体中心有9个加压舱，呈四方形，加压舱中间有通道相连，每个加压舱3.65米，直径2米，全部舱由铝制成。美国实验舱与居住舱原长13.6米，现剃、到8.9米，直径4.6米不变，另外两个舱是欧空局“哥伦布”号轨道站和日本实验舱。美国还有两个小后勤舱，长7.3米，一个舱与空间站对接，加一个备用。

“自由”号空间站原计划有8名宇航员工作，现改为4名，其中2名留给欧空局和日本(欧洲和日本开始建立宇航员培训中心)，加拿大可能有1名宇航员轮换，每90天换新宇航员。空间站结构上有5个平台，装备直接暴露于空间的仪器，加拿大提供的移动服务中心，即新的操作臂，由宇航员遥控使用。

居住舱内是氧(20％)和氮(80％)的混合气体；气压接近海平面压力(1千克／米2)。航天飞机定期运输氧气、饮用水和食物。洗漱水、粪便和尿经一个闭合回路再循环处理。“自由”号空间站原设计有8个太阳电池翼，现改为6个，用户可自由使用30千瓦，空间站总功率低于75千瓦，还有50千瓦氢镍蓄电池，处于地球阴影时备用。

新的设计取消至少10项站外科学实验，限制宇航员站外活动次数；数据传输速率从300兆比特／秒减少到50兆比特／秒。根据原计划，航天飞机需运输28次，现改为19次运完。把组成“自由”号空间站的9个加压舱、太阳电池翼板运到410千米轨道上，由先进而灵括的空间机器人组装，宇航员指挥操作。空间站于1996年借助自己的推力器推到460千米、28.5度倾角圆轨道运行。国际“自由”号空间站的设计寿命是30年。它的空间环境是微重力环境，有利于空间科学研究和生命科学研究、加工材料、生产地球难以获得的高纯度材料以及药物制品。“自由”号空间站不仅是一个对准地球的大型空间平台，而且也将成为飞向月球和火星的载人空间基地。

美航宇局哥达德空间飞行中心提供空间站使用的飞行遥控自动化服务车，负责安装、维修工作和服务于各对接的舱内工作，同时利用加拿大造的移动服务中心，还与往返天地间的航天飞机运输任务结合。日本实验舱将采用人工智能系统判断和排除故障，日本认为人工智能对有效地利用“自由”号空间站是不可缺少的。欧空局“哥伦布”站与空间站对接后，也准备使用机器人，还有欧洲极平台和有人照顾的自由飞行器与之对接，也可自主飞行。1990年7月，欧空局委员会决定研制欧洲第一个极平台，选定法国马特拉公司设计1.7吨重平台，于1997年用“阿里亚娜-4”或“阿里亚娜-5”发射，与欧洲“哥伦布”站对接。实际上，平台就是遥感平台，置放各种遥感器，观测海洋、监视冰情、大气污染、气候变迁，以及勘测地球资源，功率为2500瓦。平台有一个服务舱，可作为军用侦察平台。

美航宇局从1988年起为国际“自由”号空间站研究应急逃逸宇宙飞船，又称为“乘员应急返回飞行器”，估计耗资20亿美元。在空间站时代，要力求安全第一，以免发生不测的空难。这座空间站的用途主要是作为永久性的轨道研究设施和工作设施，从事各项太空研究和太空生产，当然，还有更重要的军事用途。它将成为一个轨道实验、组装和修理中心，同时又是空间加工厂、观测台和太空驿站。它是由以美国为首、西欧、日本、加拿大等国参加合资营造的，将首先为这些国家服务。

按计划，这个空间站建成后，可绕地运行30年以上，它的各种设施将随着新任务、新技术、新系统的需要和可能而不断地更新换代。

这座空间站预计运行轨道为370～470千米高，倾角为28.5度的圆形绕地轨道。其构造组件将由航天飞机一次一次地运送上去。但目前的航天飞机没有与空间站的对接口，无法挂吊。因此，为空间站担负运输任务的航天飞机外形尺寸将有所改变，其中其货舱长度将从目前的18.3米减至16.2米，缩减下来的2.1米将改为对接舱，以便与空间站对接。

回答2：

“自由”号空间站的用途很广，主要集中在三个方面：一是利用空间站上的微重力、高真空、超低温等特殊环境条件，加工生产地球上难以制造的高质量的材料和产品，例如高纯度金属、高均匀的合金、泡沫金属、复合材料和陶瓷材料等；作为电子工业细胞的高纯度、大体积的半导体材料(砷化镓、碲镉汞等)以及利用电泳仪制取高纯度的生物药品。二是进行生命科学研究，了解空间环境特别是失重环境对动物、植物和微生物的生命过程的影响；开展航天医学研究，提高人对长期航天生活的适应能力，为未来的载人行星际航行积累医学、生理学数据。三是充分发挥人的主观能动作用和推理判断能力，对地球上的自然环境和某些社会环境进行持续的、高效率的观察与监视。

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