航天科技知識普及資料
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航天技術(shù)是指將航天器送入太空，以探索開發(fā)和利用太空及地球以外天體的綜合性工程技術(shù)，又稱空間技術(shù)。以下是由學習啦小編整理關(guān)于航天科技知識的內(nèi)容，希望大家喜歡!
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1、建造國際空間站的主要目的及結(jié)構(gòu)?
建造國際空間站的目的總的來說就是在太空建立一個永久性的科學實驗室，上面能安放各種研究設(shè)備和實驗儀器，以便航天員利用太空微重力環(huán)境長期進行科學研究。具體地說有5個目的：(1)建造一個世界級的研究實驗室，以便進行高質(zhì)量的科學研究;(2)充分利用太空微重力資源;(3)讓航天員能長期在上面工作與生活;(4)探索一種有效的國際合作機制;(5)為發(fā)展21世紀的科學技術(shù)提供一個理想的“試驗平臺”。
國際空間站的主要結(jié)構(gòu)：(1)基礎(chǔ)桁架，用來安裝各艙段、太陽能電池板、移動服務系統(tǒng)及站外暴露試驗設(shè)施等;(2)居住艙，主要用于航天員的生活居住，其中包括走廊、廁所、淋浴、睡站和醫(yī)療設(shè)施，由美國承擔研制和發(fā)射到太空;(3)服務艙，內(nèi)含科學儀器設(shè)備等服務設(shè)施，也含一部分居住功能，由俄羅斯研制并發(fā)射;(4)功能貨艙，內(nèi)設(shè)有航天員生命保障設(shè)施和一部分居住功能以及電源、燃料暫存地等，艙體外部設(shè)有多向?qū)涌?，由俄羅斯研制并發(fā)射;(5)多個實驗艙，其中美國1個、歐空局1個、日本1個、俄羅斯3個;(6)節(jié)點艙(3個)，它們由美國和歐洲航天局研制，是連接各艙段的通道和航天員進行艙外活動的出口;(7)能源系統(tǒng)和太陽電池帆板，由美國和俄羅斯提供;(8)移動服務系統(tǒng)(主要是遙操縱機械臂)，它由加拿大研制。
2、航天員在空間站上需要完成哪些工作及作息時間?
空間站就是一個建在太空的研究實驗室，因此航天員在空間站上的一項重要工作就是利用站上的科研儀器或試驗設(shè)備進行科學研究或?qū)嶒?另外航天員在空間站上需要完成大量的太空行走(即出艙活動)，出艙活動的目的一是組裝國際空間站，還有就是對空間站的維修和保養(yǎng)(如前蘇聯(lián)的和平號空間站);第三是日常事務或工作，如完成地面控制中心下達的臨時任務，更新站上計算機上的數(shù)據(jù)，對站上的設(shè)備進行測試和檢查等。
在空間站上沒有白天和黑夜，太陽每天升起和落下16次，因此航天員的作息時間完全是自己定。一般是06:00起床，起床后稍微活動一下，就開始對空間站作一次常規(guī)檢查，然后吃早餐;08:10左右，在開始正式工作前，全體航天員與地面控制中心開一次當天的工作會議，會后進行一會體育鍛煉，然后開始工作，一直到中午13:05;中午有1小時的午休時間，下午的活動包括工作和體育鍛煉，直到19:30，然后是晚餐和一天的工作總結(jié)會;睡眠時間開始于21:30。一般情況下，航天員每天工作10小時，星期六工作5小時。其余的時間由航天員自己安排，可以休息，也可以加班。
3、航天員在太空如何睡眠?
人的一生有三分之一的時間是在睡眠中度過的，因此有一個舒適的環(huán)境以保證良好的睡眠極為重要。在這方面天上和人間都是同樣的標準。但天上和人間有一個重要區(qū)別，這就是在地面上是1g重力環(huán)境，而在太空中是微重力或失重環(huán)境。在地面上最好的睡眠方式是躺在床上睡，實在不得已，也可坐在椅子上睡，極少有人站著睡，可能沒有人會倒立著睡。但在失重條件下，睡眠不受姿勢的限制，可以躺著睡，坐著睡，站著睡，甚至倒立著睡。在失重條件下睡眠的最大優(yōu)點是無需要床。你只要在居住艙中找一個角落，沒有噪聲和振動干擾，便可舒舒服服地睡上一覺。不過在睡前一定要用一根帶子將自己固定在某個地方，否則當你睡著后，由于呼氣的推力會將你的身體推到空中，在艙內(nèi)飄來飄去，直到碰撞在某個物體上把你撞醒。在早期的飛船上，航天員都是坐在座椅上睡眠，在航天飛機上為航天員提供的睡眠條件有很大改進。航天飛機上有兩種睡眠設(shè)備分別提供給兩種工作制使用;單班工作制使用睡袋;兩班工作制使用臥廂。在單班工作制時，所有航天員都同時睡眠，因此每人有一個睡袋。在太空中有些任務需要24小時連續(xù)操作，因此要求航天員分兩班輪流工作，這時航天飛機上提供給航天員的睡眠設(shè)備是小臥廂。臥廂分三個一組和四個一組的兩種。每個小臥廂內(nèi)都有睡袋，私人貯藏室、照明燈和通風口。睡袋固定在臥廂床板上，用6個彈簧夾固定。照明燈的亮度可調(diào)節(jié)。新鮮空氣的進氣口正對著航天員的頭部，而排氣口對著腳。所有臥廂都安裝在中層甲板艙的右側(cè)，在航天員睡覺時要求頭對著氣壓過渡艙，腳對著電子設(shè)備艙。
4、國際空間站為航天員提供了什么樣的睡眠設(shè)備?
在國際空間站的美國居住艙內(nèi)，為每名美國航天員提供一個臥室，這是一個私人小空間，小臥室有一人大小，能隔音，臥室中也有睡袋，此外里面還有臺燈、小書桌、書架、筆記本電腦和放置私人物品的抽屜，航天員躺下后還可以聽音樂。不過對于臨時來訪的航天員，則沒有這種待遇，他們一般只能睡在睡袋內(nèi)，睡袋是掛在站艙的艙壁上。不過很多航天員不愿意睡在這種小臥室內(nèi)，而是在地板上，天花板上或是墻壁找一個比較安靜的地方，將睡袋系在上面，即可安安穩(wěn)穩(wěn)的睡上一覺。為了防止噪音和光亮的干擾，航天員睡覺前一般都用耳塞將耳朵堵住，并用眼罩將眼睛蒙上。為了盡可能模擬在地面睡覺的情景，這種航天睡袋是特制的，在睡袋的一邊做得比較硬一些，相似于床墊。另外在航天員睡覺的時候，睡袋上還應當用兩條寬的帶子將身體固定住，這樣使航天員有一種蓋被子的感覺，同時還可防止手臂和下肢飄動。人體的手臂在臉的前方飄來飄去雖沒有什么危險，但會讓人感到不舒服。不過也有個別航天員既不要睡在小臥室內(nèi)也不愿意使用睡袋，而是愿意在完全飄浮狀態(tài)中睡覺。
5、太空廁所內(nèi)的馬桶是什么樣子?
目前在國際空間站上有兩個太空廁所，太空廁所內(nèi)使用的是太空馬桶，這種太空馬桶都是由俄羅斯設(shè)計的。太空馬桶與地面上使用的馬桶不一樣。由于太空是失重環(huán)境，水不會往下流，因此太空不能使用抽水馬桶，而是使用“抽氣馬桶”。這種“抽氣馬桶”是靠氣流將大小便帶走，因此使用這種馬桶時，屁股一定要跟馬桶的邊緣貼緊，使馬桶內(nèi)完全密封。如果密封不嚴，里面的氣流就無法將糞便帶走。在“抽氣馬桶”內(nèi)大小便是分開收集的。馬桶的前端有一個漏斗狀的適配器，可以將小便收集和輸送到小便桶中。“抽氣馬桶”不分男女，但適配器則分男女。
6、航天員在太空行走過程中如何大小便?
航天員在太空飛行期間可以使用太空廁所，但是在航天飛機發(fā)射時、在太空行走期間、以及在航天飛機返回著陸時，航天員又是使用什么東西解決大小便問題?現(xiàn)在在美國，無論是男航天員或是女航天員，在航天飛機發(fā)射和著陸時，以及在太空行走期間，都穿著一種稱為“強力吸尿褲”的短襯褲，以解決小便問題。當航天員需要小便時，直接將小便尿在強力吸尿褲上，等回到地面上或是回到氣閘艙以后，將這種褲子扔掉即可。航天飛機發(fā)射前，宇航局發(fā)給每名航天員三條強力吸尿褲，一條在發(fā)射時穿用，一條在著陸時穿用，還有一條留作備用。航天員在太空行走前，也要穿上這種褲子，一般是貼身穿，穿在液冷通風服的里面。這種強力吸尿褲外形像普通的運動短褲，不過它有極強的吸水能力，一條褲子能吸附2升多的尿。
7、國際空間站上有幾類食品?航天食品的標準是什么?航天員如何選擇食品?
國際空間站的食品分為三大類：日常食品、應急食品和艙外活動食品。日常食品包括冷凍食品、冷藏食品和室溫食品。冷凍食品又包括小菜、蔬菜和各種點心;冷藏食品包括新鮮水果和蔬菜、可以在冰箱中較長期保存的食品以及一些乳制品。室溫食品包括熱穩(wěn)定食品、無菌包裝的食品，自然形態(tài)的食品以及復水飲料。
挑選食品的標準是適用性、營養(yǎng)價值和方便性。航天員在發(fā)射前6個月對食品進行選擇。雖然每批航天員在站上一般要停留90天，但食品菜單的選擇只要求選出頭28天的來。在選擇菜單時允許航天員對空間站標準菜單中的項目進行刪改和更改。
8、什么是應急商品?什么情況下使用應急食品?
應急食品可以提供空間站上航天員45天的食品供應。所謂應急供應包括兩種情況，一種是空間站發(fā)生嚴重事故;另一種是由于某種原因不能正常供應航天員食品。該系統(tǒng)對食品的體積和重量作了嚴格的限制。每人每天僅提供2000kcal的熱量。應急食品在室溫下保存，溫度范圍是16～30℃，因此必須是耐貯存的。這類食品包括熱穩(wěn)定食品、中濕度食品、脫水食品和飲料。食品的保存期必須在2年以上。
9、什么是艙外活動食品?
艙外活動食品供航天員在艙外活動(即太空行走)期間食用，包括食物和水，其中食物可提供500kcal的熱量，水有1.08kg，能保證8小時的身體需要。艙外活動食品與水的容器都是特制的，可以多次使用。每次用完后要帶回站內(nèi)進行清洗，然后重新裝滿食物和水，以備下次出艙時再用。
10、國際空間站上有什么樣的冷藏食品?
國際空間站上的冷藏食品有乳制品(包括美國干酪、乳脂干酪、酸奶油);還有水果(包括蘋果、葡萄柚、獼猴桃、橙和李子)。
國際空間站上的冷凍食品包括肉蛋類、主食類、蔬菜類、水果類、甜點心、湯類、乳制品、飲料和調(diào)味品等。其中肉蛋類包括牛肉、小羊肉、火雞肉、豬肉、海產(chǎn)品和蛋類。
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1、什么是空間站?
空間站，也稱為軌道站或太空站，是一種能長期在地球低軌道上運行的大型載人航天器，航天員可以長期在上面生活和工作，這種大型航天器能在軌道上與飛船或航天飛機對接，由飛船或航天飛機為它運送人員和物資;空間站與飛船或航天飛機的主要區(qū)別是它沒有主推進系統(tǒng)和著陸設(shè)備，因此它不能在軌道上作機動飛行和返回著陸。
根據(jù)不同國家和不同的歷史階段，發(fā)展空間站有不同的動機和目的。一般講一個國家發(fā)展空間站主要有四個目的：第一是政治目的，即為了顯示國家的綜合實力，或者是為了在政治上“壓倒”對方，在載人航天領(lǐng)域取得領(lǐng)導地位，上世紀冷戰(zhàn)時期，這是美蘇發(fā)展空間站的主要目的;第二是科技目的，即將空間站作為建在太空的科學實驗室，在上面進行各種科學研究和實驗;第三是經(jīng)濟目的，利用空間站進行太空生產(chǎn)，或者發(fā)展太空旅游;第四是軍事目的，將空間站作為建在太空的“軍事堡壘”。
2、空間站的類型?
按用途分，空間站可分為民用和軍用兩種類型：民用空間站如前蘇聯(lián)的和平號空間站和美國的國際空間站;軍用空間站如前蘇聯(lián)的禮炮2，禮炮3和禮炮5號空間站以及美國空軍曾經(jīng)計劃研制的“載人軌道實驗室”。另外按發(fā)射方式劃分，還可分為整體式和模塊式兩種。早期的空間站都是整體式，如美國的“天空實驗室”和前蘇聯(lián)的禮炮號，它們都是在地上組裝好，并裝上各種生活用品和實驗儀器，然后整體發(fā)射上去，航天員則乘坐載人飛船上去訪問;后來由于技術(shù)的改進，采用模塊式建造，即先發(fā)射一個核心艙，然后將不同用途的艙室一個接一個發(fā)射上去，在軌道上組裝起來，形成一個整體，如前蘇聯(lián)的和平號空間站和現(xiàn)在的國際空間站。
3、迄今為止在太空一共發(fā)射或建造過多少空間站?
到目前為止美國和蘇聯(lián)/俄羅斯一共發(fā)射或建造過4種類型的空間站，共10艘，其中包括前蘇聯(lián)在1971-1986年間發(fā)射的7艘禮炮號空間站，它們是禮炮1號至7號，不過禮炮1號對接失敗，禮炮2號發(fā)射失敗，禮炮3號對接失敗，除了禮炮4號，其余的禮炮5、6、7號都曾發(fā)生過一次對接失敗。此外美國于1973 – 1974年間發(fā)射的“天空實驗室”;前蘇聯(lián)和俄羅斯于1986 – 1999年間建造的和平號空間站，以及至今還在軌道上運行的國際空間站。
4、誰最早提出建造空間站的設(shè)想?
有關(guān)空間站的設(shè)想最早是由俄國的康斯坦²齊奧爾科夫斯基和德國的赫爾曼²奧伯特分別提出來的。1895年，齊奧爾科夫斯基在一本科幻小說中首次提出建造空間站的設(shè)想，1903年他提出在空間站上要安裝人工重力設(shè)備，并提出建造太空溫室，以便人類能長期在空間站上生活和工作。1923年奧伯特首次使用“空間站”這個詞，并認為這是人類飛往月球和火星的起始站。1929年渃爾丹在一本名為《太空旅行問題》的書中提出建造大車輪形空間站的設(shè)想，這種空間站直徑為30米，在地球同步軌道上運行。1950年，馮²布勞恩進一步發(fā)展了車輪形空間站的設(shè)想，車輪的直接擴大到76米，由可重復使用并帶有機翼的航天器為其運輸人員和物資。這種空間站可作為地球觀察站、太空科學實驗室和飛往月球和火星的“跳板”。1959年，美國宇航局計劃在月球旅行前建造一個空間站，同年美國眾議院太空委員會決定在水星計劃完成后即開始建造第一個空間站。1969年阿波羅11號的兩名航天員成功登月，宇航局立即決定要在1975年建造一個能承載100人的大型永久性空間站。不過宇航局的這些空間站計劃都是紙上談兵，而前蘇聯(lián)在與美國的登月競賽中失敗后，專心致志發(fā)展空間站，在上世紀70年代先后發(fā)射了7個禮炮號空間站，80年代又建造了大型空間站 – “和平”號。直到1997年國際空間站開始在太空組裝，美國發(fā)展空間站的夢想才變成現(xiàn)實。
5、一個大型空間站由哪些系統(tǒng)組成?
一個大型空間站至少由十大系統(tǒng)組成：(1)結(jié)構(gòu)系統(tǒng);(2)電力系統(tǒng);(3)熱控系統(tǒng);(4)姿態(tài)測定與控制系統(tǒng);(5)軌道導航和推進系統(tǒng);(6)自動化和機器人系統(tǒng);(7)計算與通信系統(tǒng);(8)環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng);(9)航天員居住系統(tǒng);(10)人員和物資運輸系統(tǒng)。
6、我國是否也要發(fā)展空間站?
2010年10月27日，中國載人航天工程新聞發(fā)言人表示，我國載人空間站工程已正式啟動實施，2020年前后將建成規(guī)模較大、長期有人參與的國家級空間實驗室。我國載人空間站工程分為空間實驗室和空間站兩個階段實施。2016年前，研制并發(fā)射空間實驗室，突破和掌握航天員中期駐留等空間站關(guān)鍵技術(shù)，開展一定規(guī)模的空間應用;2020年前后，研制并發(fā)射核心艙和實驗艙，在軌組裝成載人空間站，突破和掌握近地空間站組合體的建造和運營技術(shù)、近地空間長期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應用。我國載人空間站工程建設(shè)，將充分繼承載人航天工程前期成果，繼續(xù)使用已有的神舟飛船、長征二號F運載火箭、發(fā)射場和著陸場。載人空間站建成后，將全面實現(xiàn)我國載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，進一步推動我國載人航天技術(shù)向更高水平發(fā)展，為推動國家科技進步和創(chuàng)新發(fā)展、提升綜合國力、提高民族威望做出重要貢獻。
7、我國空間實驗室的主要任務是什么?
空間實驗室系統(tǒng)的主要任務有：(1)進一步掌握飛行器空間交會對接技術(shù);(2)突破航天員中期駐留、飛行器長期在軌自主飛行、再生式生保和貨運飛船補加等關(guān)鍵技術(shù);(3)驗證天地往返運輸飛船的性能和功能;(4)進行一定規(guī)模的空間應用。中國空間技術(shù)研究院研制的“天宮”二號空間實驗室將主要開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學、空間應用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學等領(lǐng)域的應用和試驗。“天宮”三號空間實驗室將主要完成驗證再生生保關(guān)鍵技術(shù)試驗、航天員中期在軌駐留、貨運飛船在軌試驗等，還將開展部分空間科學和航天醫(yī)學試驗。
目前我國正在研制的空間實驗室采用兩艙構(gòu)型，分別為實驗艙和資源艙，實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，密封艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員生存條件，可用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。實驗艙前端安裝一個對接機構(gòu)，以及交會對接測量和通信設(shè)備，用于支持與飛船實現(xiàn)交會對接。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源。
8、空間實驗室有什么關(guān)鍵技術(shù)?
空間實驗室階段關(guān)鍵要突破飛船空間交會對接技術(shù)?？臻g交會對接技術(shù)難度很大，在對接過程中，如果計算不準，就可能發(fā)生飛船相撞事故。因此，需要進行大量試驗才能掌握這一技術(shù)。
兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎(chǔ)上，通過專門的對接機構(gòu)將兩個航天器連接成一個整體。實現(xiàn)兩個航天器在太空交會對接的系統(tǒng)稱為交會對接系統(tǒng)。
交會對接系統(tǒng)通常包括跟蹤測量系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)、對接機構(gòu)系統(tǒng)等。兩個航天器在太空進行對接，其初始條件是兩者保持對接機構(gòu)的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其他線坐標和角坐標上的速度為零。但兩個航天器之間的實際相對運動參數(shù)總是有偏差的。一般情況下，兩個航天器之間的相對位置及其平動速度通常是靠主動航天器軌道控制系統(tǒng)和兩個航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)來維持的，前者適用于控制質(zhì)心的平動運動，后者適用于控制繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動運動。航天器的空間交會對接控制方法有兩種，一種是人工控制、另一種是自動控制。用人工控制來完成太空交會對接可以提高交會對接的成功率。自動控制交會對接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問題。在航天器的交會對接技術(shù)方面，未來的發(fā)展趨勢是人工控制和自動控制相結(jié)合，以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率。
9、中國載人航天工程“分三步走”是什么意思?
中國載人航天工程共分“三步走”：第一步載人飛船階段，通過神舟五號和六號已圓滿完成，把中國航天員送上天，完成了多人多天飛行，而且能準確回到預定地點;第二步是空間實驗室階段，這一階段要攻破四項技術(shù)關(guān)鍵，為第三步的空間站建設(shè)做技術(shù)準備。我國將在2011年發(fā)射目標飛行器“天宮一號”，并在2年時間內(nèi)逐步實現(xiàn)與神舟八號、神舟九號、神舟十號的三次交會對接試驗。此后“天宮一號”將被改造為一個短期有人照料的空間實驗室?？臻g實驗室階段是目前正在進行的階段。它的第一項技術(shù)關(guān)鍵是出艙活動，神舟七號完成了這個任務;第二個技術(shù)關(guān)鍵是交會對接，通過“天宮一號”在太空飛行2年左右的時間里，先后完成與神舟八號、神舟九號、神舟十號的太空對接，突破并基本掌握航天器交會對接技術(shù)。第三個技術(shù)關(guān)鍵是補加，為飛行器補給推進劑、空氣、水、食品等;第四個關(guān)鍵則是再生式生命保障系統(tǒng)。
10、什么是“天空實驗室”?
“天空實驗室”是美國第一個試驗性空間站。1973年5月14日發(fā)射，進入離地面 435公里的近圓軌道。同年還先后發(fā)射了 3艘“阿波羅”號飛船與“天空實驗室”對接。這 3艘飛船分別稱為“天空實驗室”2、3、4號。1979年 7月 11日“天空實驗室”進入大氣層燒毀。“天空實驗室”用“土星”5號運載火箭發(fā)射。在上升飛行過程中，高速氣流沖掉了軌道艙的防護罩和一個太陽電池翼，另一個太陽電池翼被防護罩碎片纏住而沒有打開，以致“天空實驗室”入軌后嚴重缺電，艙內(nèi)溫度上升到50左右。1973年 5月25日，三名航天員乘“阿波羅”號飛船與“天空實驗室”對接。航天員用一頂遮陽傘伸出艙外，擋住陽光，使工作艙溫度下降。他們切去纏繞的防護罩碎片，使剩下的一個太陽電池翼展開發(fā)電，終于使“天空實驗室”開始工作，接納航天員。“天空實驗室”共接待三批航天員，這三批航天員在空間站內(nèi)分別工作和生活了 28天、59天和84天。用58種儀器進行了 270多項天文、地理、遙感、宇宙生物學和航天醫(yī)學試驗研究。重要的項目有：用太陽望遠鏡觀測太陽并拍攝了18萬張?zhí)柣顒拥恼掌?用6種遙感儀器對地球進行了觀測，共拍攝4萬多張地面照片;用7種儀器研究太陽系和銀河系的情況;用自行車功量計和下身負壓裝置等醫(yī)療器械研究長期失重對人體生理的影響;還進行了失重下的材料加工試驗。
“天空實驗室”由軌道艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠鏡和“阿波羅”號飛船 5個部分組成。全長36米，直徑6.7米，重82噸。軌道艙是“天空實驗室”的主體，用“土星”5號運載火箭第三級箭體改裝而成，分上下兩層，上層為工作區(qū)，下層為生活區(qū)。生活區(qū)又由隔板分成臥室、餐室、觀測室和盥洗室。軌道艙內(nèi)充純氧，保持33千帕大氣壓和20°C左右的溫度。
“天空實驗室”計劃持續(xù)6年，耗資26億美元。美國宇航界、政界和科學界都給予極高的評價。
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