人類探索深空的前沿陣地,科學技術的結晶,三大空間站的最全解析

寫在前面

空間站是全人類科技進步的結晶,同時空間站也起到了人類探索深空的前沿陣地,對於未來移民月球和火星有很大的輔助作用。空間站還可以為世界各國的在軌衛星提供維護服務,確保衛星的正常運行。

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空間站的構造十分複雜,可以說是人類建造的最複雜的設施之一,那麼接下來我這篇文章將帶領大家一起走近空間站的世界,本文將會為大家列舉三個典型空間站,它們分別是國際空間站,和平號空間站,我國天宮空間站,其他單模塊空間站本文就不做介紹啦。

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國際空間站項目的歷史

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1982年5月,美國宇航局在其總部設立了一個專門的國際空間站工作團隊,當時就已經開始了對國際空間站的概念設計。該計劃剛開始是作為載人航天項目計劃實施的,目的是遵循航天飛機計劃,利用未來的空間環境進行科學實驗。國際空間站剛開始也是用作探索月球和其他行星的中間基地。

此外,當時美國宇航局決定通過和國際合作來實施這一項目。同年,美國宇航局與加空局和其他歐洲國家進行了合作接觸,並邀請他們從調查和研究階段就開始參與該項目。1982年6月,當時美國宇航局局長貝斯也邀請了當時的日本科技廳部長參加了這個項目。

當時日本認為有必要參與這一方案。因此,日本政府決定在航空發展委員會之下設立一個空間站方案工作團隊, 該委員會是日本首相的一個科學組織。

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而加拿大航天局計劃在國際空間站上開發了一個遠程機械臂系統,在航天飛機的貨艙也安裝一個機械臂,這樣的話可以對航天飛機進行內部控制和執行進出貨艙等等操作。加拿大認為國際空間站計劃是航天飛機項目經驗的延伸。

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歐空局是一個由歐洲國家組成的空間探索機構,其實歐空局在之前就有一個長期的項目,他們希望可以開發一個能夠進行空間實驗和空間觀測的太空空間系統。在與美國航天局合作之前,歐空局已經利用當時的Spacelab進行了空間實驗,Spacelab是一個載人空間實驗室,安裝在航天飛機上,當時實驗時間很短,沒有充足的時間做更多實驗。歐空局當時正在開發歐洲可回收載體設施EURECA,這是一個由航天飛機發射和回收的無人平臺, 由航天飛機自行發射和回收。歐空局認為國際空間站方案是EURECA方案的延伸。

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1984年,美國總統里根宣佈支持國際空間站計劃,並呼籲與國外太空探索機構合作。美國總統里根在1984年1月的國情諮文中說:“我們的下一個目標是發展一個新的前沿技術。我命令以美國宇航局為首的科技部門在十年內建造一個太空載人空間站。”這其實標誌著國家空間站建設的正式開始。此外,在1984年6月舉行的倫敦首腦會議上,里根總統也邀請了各國參加國際空間站計劃。

首腦會議中各國認識到,基礎設施服務項目將帶來技術發展,這將加強經濟和提高百姓們的生活質量,並且提高國家綜合國力。

1985年,日本、歐洲和加拿大決定參加國際空間站計劃。

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1985年1月,在歐空局主任會議上,歐空局接受了國際空間站計劃並列入歐洲科技長期計劃。1985年6月,歐空局和美航局簽署了涵蓋國際空間站初步設計的合作意向書。

此外,1985年4月,加拿大也和美航局簽署了合作意向書。與此同時,在日本,空間發展委員會的空間站工作團隊研究了美航局初步設計活動的想法。之後便建立了“參與空間站方案的基本框架”。

1985年5月,日本科技局(STA)與美航局簽署了空間站初步設計合作意向書,日本在那時開始進行初步設計。1985年8月,日本航天發展委員會成立了空間站任務組,並開始研究國際空間站初步設計階段的主要項目,評價結果,以及後發展階段的基本政策。

1988年,參加國簽署了“政府間協定”,並開始了發展階段。

其實當時的設計是利用空間站進行材料和生命科學領域的實驗,也就是利用太空環境的無重力和真空特性。此外,人們還認為,國際空間站將成為未來探索月球和行星的中間基地,也會成為修理故障衛星的近水樓臺。各種配置都是在這樣的假設下考慮的,這就是當時他們的想法。

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後來,美航局審查了國際空間站的設計,決定分兩步開發國際空間站,即第一階段和第二階段,以減少發展國際空間站本身的預算,並且訓練專業宇航員。

1993年,國際空間站重新設計,俄羅斯加入了國際空間站計劃。即使在發展開始之後,參與國也難以維持必要的預算。它們重新設計和修訂了時間表。

1993年2月, 美國克林頓政府指示NASA重新考慮國際空間站計劃, 國際空間站的預算會重新起草至國家預算的一部分,這時候國際空間站預算已經成了國家預算了。

在冷戰結束後,美俄兩國政府就合作的主題進行了談判。在談判過程中,有不少人建議俄羅斯參加國際空間站計劃 ,美國在新的形勢下同意俄羅斯的意見。日本方面於1993年12月1日說到:俄羅斯參與國際空間站計劃是非常合理的。

1993年12月6日,在華盛頓舉行的IGA會議上,正式決定邀請俄羅斯作為國際空間站項目的合作伙伴之一,後來,俄羅斯接受了日本、歐洲和加拿大的聯合邀請。

1994年3月,確定了國際空間站的總體結構和發展時間表,包括俄羅斯提供的一些方案。

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1998年1月30日,在美國首都華盛頓簽署了一個新的國際空間站計劃,新成員包括俄羅斯、瑞典和瑞士。根據國際空間站方案,參加國際空間站方案的國家總數達到15個。1998年2月24日,齊藤(日本)與美國宇航局局長戈爾登簽署了一份新的合作意向書。

接下來我們從模塊方面瞭解國際空間站的構造與精密程度吧。首先:

第一個模塊:曙光號

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FGB Zarya(曙光號)是第一個與國際空間站遙感系統集成的模塊。

曙光號模塊在加壓適配器一側與美國端口元件對接,在錐形後端的對接單元一側對接俄羅斯端口元件。曙光號功能艙還可以重複接收再補給航天器的推進劑。接下來還有很重要的一點,那就是控制國際空間站的姿態和穩定性。曙光號模塊在國際空間站運行初期向空間站提供電力,並支持機組人員的進行短期停留。

曙光號模塊的操作系統被細分為服務系統和基礎系統。服務系統提供飛行中的模塊操作及其與其他服務模塊的會合和對接,而國際空間站的控制則由基礎系統提供。

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曙光號模塊由儀器貨物艙(ICC)和壓力適配器(PA)組成,目的就是為了容納和支持與其他國際空間站模塊和到達國際空間站的航天器進行機械對接的一系列操作。PA是由一個800毫米球形艙壁與ICC隔開的。貨物艙內部分為兩個區域:儀表區和生活區。儀表區其實是可容納機載系統的特別單元。生活區大家都應該明白了,它是專為船員工作而設計的。除了支持宇航員生活之外,生活區還擁有監測和控制機載系統以及緊急警告的預警系統,還有一些簡單的控制設備。儀表區與生活區之間由內部面板隔開。

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曙光號模塊於北京時間1998年11月20日發射,它搭載的火箭是俄羅斯質子火箭,由拜科努爾航空基地發射。

第二個模塊:團結號

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國際空間站的第二個模塊Unity(團結號)模塊於1998年12月4日發射。團結號模塊由波音公司和馬歇爾空間飛行中心的聯合工廠製造,不過它是為了美航局製造的。模塊由鋁製成,形狀為圓柱形,具有六個停泊位置,便於與其他模塊的連接,怎樣連接,哪裡設置端口,這都是計劃之中的。團結號模塊直徑有4.57米,長5.45米。

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1998年是STS-88奮進號航天飛機任務將團結號模塊送上了太空,STS-88奮進號是首個專門用於組裝空間站的航天飛機任務。當國際空間站將諸如流體、環境控制和生命支持系統、電氣和數據系統等集成在在空間生活區域時,團結號是最佳選擇的地點的。在團結號中安裝了50000多個機械產品、216條輸送流體和氣體的管道、以及121條使用電線的內部和近萬米的外部電纜。

第三個模塊:星辰號

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它是軌道上運行時間時間最長的模塊,支持載人航天飛行。俄羅斯的Zvezda(星辰號)是發射到國際空間站的第三個模塊,現在,它仍然繞著地球運行,同時為多達6名船員提供生命和居住支持。2000年7月12日,星辰號模塊乘坐俄羅斯質子號運載火箭,7月26日完成對接。

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當時,新聞媒體注意到這次發射居然在運載火箭上打了廣告,發射星辰號的質子火箭在外面打上了必勝客的標誌,這只是一個小插曲。星辰號模塊與曙光號模塊永久對接。星辰號模塊擁有國際宇航員所需的長期生命支持,因而變得適合居住。直到現在星辰號模塊仍然是國際空間站宜居部分的基礎。

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星辰號模塊由兩個圓柱形艙室組成:一個工作艙,宇航員們在其中工作和生活。一個圓柱形轉移室,它有一個對接口。一個圍繞著轉移室的無壓力裝配室和一個有三個對接口的球形轉移室。星辰號模塊重約18051公斤,長13.1米,它的太陽能電池板的有29.7米左右。

該模塊提供生活區、生命支持系統、電力分配、數據處理系統、飛行控制系統和推進系統。它還提供了一個通信系統,如果你想要和地面聯繫就需要到星辰號模塊了。同時,星辰號模塊也是俄羅斯聯盟號,進步號航天器和歐洲任務的主要對接端口。星辰號模塊的歷史比它軌道的時間還要長,為什麼呢?

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因為俄羅斯當時命名的星辰號模塊是“DOS-8”,這意味著這是蘇聯已經對DOS-8進行了長期的軌道空間實驗。內部結構最初是在1985年代左右建造的,是和平號空間站2號的核心(這是當時的計劃,沒有實現)。和平號2號空間站是在1980年代末提出的,以取代之前蘇聯發射的和平號空間站。這就意味著星辰號模塊與和平號空間站的核心模塊(DOS-7)有類似的模式。

星辰號模塊已經取代了和平號空間站2號空間站。蘇聯和平號是世界上第一個模塊化空間站。蘇聯於1986年發射了其基地模塊,和平號成為第一個有人居住的模塊空間站。

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當空間站接近15週年時,俄羅斯發現自己正在與美國宇航局和其他國家競爭,和眾多國家比錢多?這是不明智的。由於無法同時維護兩個空間站,俄羅斯政府於2001年將和平號進行了偏離軌道的操作,後來便墜入了太平洋,這個我們會在後面具體介紹,和平號空間站的構造也非常精妙,也是一個不朽的傳奇。

第四個模塊:命運號

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命運號模塊的設計其實是為了保持一套模塊架,可以在添加,移除或在必要時進行更自由的更換操作。它可以支持包含流體和電連接器、視頻設備、傳感器、控制器和運動抑制器,以支持它們所包含的任何自由操作。

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當航天器到達國際空間站時,命運號模塊裡面有電氣和生命支持系統。隨後的航天飛機飛行任務提供了更多的機架和實驗設備,包括微重力科學手套箱、其他人類研究設施來進行各種科學實驗。最終,命運號將在人類生命科學、材料研究、地球觀測和商業應用等領域進行實驗,最多可容納13個有效載荷架。

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除了作為一個科學設施的作用,命運號還包括控制中心,這可以控制國際空間站的機械臂進行操作。鋁製命運號模塊長8.5米,直徑4.3米。該實驗室由三個圓柱形部分和兩個帶有艙口的圓錐體組成,它們可以與其他的空間站部件相匹配。

第五個模塊:探尋號

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Quest(探尋)號是一個加壓模塊,由兩個圓柱室組成,探尋號模塊連接的艙壁和艙口連接到端。一旦安裝和啟動,氣閘就成為國際空間站宇航員太空行走進入和離開的主要通道,這其實也被稱為“外部車輛機動單位”(也就是Emus)。此外,探尋號模塊的設計是為了支持俄羅斯的EVA活動。

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探尋號模塊長5.5米,直徑4米,重量6064公斤,體積34立方米。

探尋號模塊是動車組硬件的積載區,位於模塊內的俄羅斯降壓泵和壓力均衡閥的組合可賦予氣閘降壓或者加壓能力。最後為大家說一下時間吧,2001年7月12日,乘坐美航局的亞特蘭蒂斯號航天飛機升空,7月15日與團結號模塊進行對接。

一個特別的對接模塊,第六個模塊:Pirs號

Pirs號對接模塊是俄羅斯製造的。是兩個原本設計用於國際空間站上的俄羅斯密封過渡艙中的一個。這個艙的作用在於使飛船等航天器能停靠在空間站上。發射於2001年8月。

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Pirs號對接模塊是由俄羅斯能源航空航天公司製造,這個模塊的的設計類似於和平號空間站上的入站模塊,它提供了一個可以與聯盟號載人飛船和進步號運貨飛船對接的接口。

第七個模塊:和諧號

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和諧號模塊(Harmony)是該空間站總共三個模塊中的第二個。該模塊在2007年10月23日STS-120發現號航天飛機任務中發射。在正式命名發射前,該模塊一直被代稱為“節點2”。2007年11月14日,該模塊與命運號模塊對接成功。

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和諧號模塊由歐空局與意大利宇航局共同擁有的Terez Alenia航空公司製造,當然了,也是為美國國家航空航天局製造的,和諧號模塊歸屬美國航空航天局所有。和諧號模塊源於歐洲航天局與美國航空航天局之間的以物易物的合作協定,歐洲航天局保證出資建造和諧號節點艙,以換取使用美國航空航天局擁有的國際空間站上的組件權限。

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和諧號將提供空氣、電能、水和其它系統支持國際空間站其他八個模塊,並和哥倫布模塊及希望號模塊組對接。

第八個模塊:哥倫布

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哥倫布模塊其實是一個科學實驗室,實驗室是一個圓柱形模塊,帶有兩端椎端結構,總長度為6.9米,直徑有4.5米,重量是19.3噸,它的形狀非常類似於多功能模塊(MPLMS), 因為兩者都被設計成適合航天飛機軌道飛行器的貨艙。

第九個模塊:希望

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接下來的一個模塊來自日本,日本宇航局起的名字是きぼう Kibō(希望),我們可以叫他希望號模塊,它是一個日本科學模塊。同時希望號模塊是國際空間站最大的單個模塊,模塊的前兩部分是STS-123和STS-124運送上去的,第三個也是最後一個組件是在STS-127運送上去的。

Kibō希望號模塊主要由六部分組成:1.壓力模塊(PM),2.一個暴露設施(EF),3.實驗物流模塊(ELM-PS),4.實驗物流模塊暴露模塊(ELM-ES),5.日本實驗模塊遠程機械臂系統(JEMRMS),6.軌道間通信系統(ICS)。

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增壓模塊(PM)是圓柱形的,一共有23個組件。其中10個專門用於科學實驗,其餘13個專門用於Kibo系統的存儲和其他運作。Kibo也是在空間站上舉行的許多新聞發佈的地點。

EF設施位於PM設施的端口外。所有實驗有效載荷都完全暴露在太空環境中。為了保證這些實驗正常運行,有效載荷需要一個ORU(軌道替換單元),ORU由EPS(電力系統)、CT(通信和跟蹤)和TCS組成。

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遙控機械臂系統(JEMRMS)是一個10米長的機械臂,安裝在PM的端口錐上,目的是為EF服務。RMS控制檯是在ELM-PS內部啟動的。除了主臂之外,在主臂末端的執行器上還有另外一條輔助機械臂,長2米。日本HTV-1飛船在對接過程中,小巧的這個輔助機械手臂就會幫助宇航員執行下一步操作。

第十個模塊:穹頂

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國際空間站宇航員在穹頂模塊拍攝了超過50000幅圖像。穹頂模塊的頂部有有史以來太空建築最大的天窗,直徑有9.5米左右,宇航員可以從模塊內觀察到外面的世界,包括我們可愛的地球。國際空間站宇航員有時候也會在穹頂模塊觀看外面正在執行太空行走任務的同事們。

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穹頂模塊雖然天窗很大,但是整個艙高只有1.5米左右,直徑不到3米。所以,一次只能容納一到兩個宇航員。這裡可以說是宇航員拍攝最佳圖片的地方了。

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第十五個模塊:黎明號

黎明號模塊(Рассве́т),模塊的設計類似於和平號的對接模塊,黎明號模塊是1995年STS-74航天飛機任務搭載升空的,黎明號模塊主要用於貨物儲存和作為停靠港訪問航天器。2010年6月28日,聯盟TMA-19航天器與該艙進行了第一次對接。黎明號模塊質量有5 070公斤左右,最大的船體直徑2.35米,對接裝配面之間的船體長度有6米,加壓容積17.4立方米,宜居體積為5.85立方米

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其他設備科普(部分設備,桁架部分大幅度省略了)

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阿爾法磁譜儀(Alpha Magnetic Spectrometer,又被稱作反物質太空磁譜儀,簡稱AMS)是一個安裝在國際空間站上的粒子物理試驗設備,最初由麻省理工大學的物理學家,諾貝爾物理學獎得主丁肇中於1995年提議開始,並主持其相關的國際合作計劃。這計劃是一個國際合作項目,動員了二百多人,來自31所大學院校和15個國家都參與了這項計劃。目的在於探測宇宙中的特別的物質,包括暗物質暗能量及反物質。阿爾法磁譜儀將依靠一個巨大的磁鐵及六個超高精確度的探測器來完成它搜索的使命。

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接下來為大家介紹的設備是加拿大2號機械臂,加拿大2號機械臂,也被稱為空間站遠程機械臂系統(SSRMS),於2001年4月19日搭載奮進號航天飛機執行的STS-100任務到達軌道。五天和兩次太空行走後,CANADARM2的安裝終於完成。CARADARM2是國際空間站外的機械手臂,其安裝過程於2001年4月24日完成。

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接著我們在看另一個航天飛機任務,STS-100期間,加拿大宇航員克里斯·哈德菲爾德和美國宇航局宇航員斯科特·帕拉辛斯基花了將近15個小時在艙外工作,加拿大2號機械臂可幫了不少忙。從那時起,該機械臂一直在空間站外部移動,處理沉重的有效載荷任務,偶爾協助宇航員進行太空行走,協助了有多少次呢?大概有100次。加拿大2號機械臂的所有這些都是以空間站組裝和維護的目標進行的。

空間站的宇航員現在使用Canadarm2來抓取和停靠即將到來的航天器,如軌道ATK的貨船SS John Glenn。有時,休斯敦地面也會利用飛行控制器遠程操作Canadarm2機械臂,18米長的手臂是現在組成空間站移動服務系統的三個機械臂部件之一,還有一個機械臂稱為Dextre,還有一個被稱為移動遠程服務基礎系統(MBS)的基礎平臺。加拿大航天局在一份描述中寫道,MBS允許Canadarm2和Dextre繞著空間站主桁架結構進行外部移動。

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星辰號模塊就位之後,美航局開始了一系列航天飛機發射,以進一步豐富年輕又稚嫩的國際空間站。

美國宇航局其實有自己的目標和規劃。那就是發射許多國際空間站組件,或者可與軌道飛行器有效載荷艙相匹配的附加模塊,還有許多補給品尚未進行部署。所以接下來,美國宇航局和俄羅斯航天局必須確保每一次任務都能順利完成。

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說到這裡,我們不得不說的就是STS-92發現號航天飛機任務,STS-92是發現號航天飛機任務,也是針對國際空間站的特殊任務。STS-92發現號航天飛機任務為國際空間站運送了Z1桁架,加壓適配器(PMA-3),還有兩個DDCU(熱管)。在這裡由於桁架不分比較多,所以我只為大家介紹Z1桁架,其實還有很多桁架。

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Z1桁架

是整體桁架結構的脊樑。通過額外的任務,桁架將擴大右舷容量,以容納更多更大的基礎設施服務部門,如太陽能陣列和冷卻板等等。Z1桁架包括四個控制力矩陀螺儀,這些裝置將有助於使空間站與地球和太陽保持在穩定的位置,最大限度地減少使用推進燃料,這些燃料都是有限的,所以能不用就不用。

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Z1桁架還包括通訊設備和等離子傳感器,這種裝置可以將安裝在國際空間站外部的所有電荷分流出去,以避免這些多餘電流對部件或宇航員們造成危險的後果。Z-1桁架還提供了冷卻空間站所需的第一個元件。

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接下來為大家介紹的是加壓適配器(PMA-3),它被安裝到了一個備用的公共停泊(也就是CBM)端口上。統一作為未來軌道飛行器的後備對接端口。在以後的組裝任務中,加壓適配器(PMA-3)將在空間站周圍移動,通常是在軌道飛行器需要沿桁架安裝組件時使用,同時使軌道飛行器的外殼遠離障礙物,停靠在節點最低點的PMU上。

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這些裝置是即將安裝的四個太陽能陣列中第一個關鍵部件。就像城市中的變壓器一樣,而DDCU可以將太陽能陣列31千瓦一次電子系統的電能降至160伏特二次電源子系統,這其實是一種配電系統,它最終將在二次動力系統上充電,供國際空間站在地球陰影中運行和使用,其次,二次電源還可以為所有模塊系統提供直接電源。

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我還要為大家介紹另一組科研設備,也就是Window of Destiny,它佔用了佔據一個機架的空間,這是一種光學儀器,它使拍攝非常高質量的照片和視頻成為可能。從這扇窗戶拍攝到的圖像可以讓地球上的地質學家和氣象學家有機會以他們從未見過的方式研究洪水、雨林氣候、火災和浮游生物氾濫等事件。其他還有部件很多就不一一介紹了。

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國際空間站在軌這些年來為我們提供了很多科學館測數據,進行了數萬次微生物,植物科學,天文觀測等多領域科學活動,可以說是戰功赫赫,接下來為大家介紹的是另一個不朽的傳奇——和平號空間站

和平號空間站

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和平號空間在1976年至1999年之間完全是一個神話與傳奇,直到現在還有科學家在吸取和平號空間站的建造經驗,還有研究和平號空間站的內部結構,其實這就反映了蘇聯過去的太空輝煌時代和無與倫比的太空探索地位。

和平號空間站在軌運行了15年,是計劃壽命的三倍。這是一次命運的飛躍,科技的騰飛,但是在這過程中也有意外與驚險。和平號空間站曾遭遇最危險的火災,一次災難性的碰撞,以及一段失控的黑暗時期。

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和平號是俄羅斯過去太空時代的象徵,也是世界太空領袖的未來的象徵。在半個世紀的相互對抗之後,國際空間站成為了俄羅斯和美國之間一次大規模的技術合作的舞臺。

對俄羅斯人來說,“Мир”這個名字有很大的意義,這個名字可以翻譯成“世界”、“和平”、從歷史上看,1861年解放法令之後,“Мир”一詞指的是擁有自己土地的俄羅斯農民社區。1917年俄國革命後,國有集體農場取代了農民社區。

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到達過和平號空間站的宇航員,都表示自己很有幸來到和平號,對和平號空間站的所有設備都印象深刻。在建設期間,俄羅斯方面一直在增加新的模塊, 然後對設計圖模塊進行重新佈局,建造了當時外層空間有史以來最奇特、最大的建築。空間站以平均每小時28783千米的速度運行,在地球上空約400公里處運行。

在外觀上,和平號空間站也被比作一隻蜻蜓,NASA前宇航員JerryLinenger覺得和平號空間站的外觀就像四輛公共汽車同時駛入了一個四通八達的十字路口。 它們碰撞並連接在一起。這四輛公共汽車彼此成直角,組成了四個和平號科學模塊。

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藝術家直到現在還在用自己的藝術情感讚頌和平號空間站,國際空間站和我們的天宮,各有優點,都是壯舉,除了這些外觀,構造之外……

和平號空間站在長期太空飛行中還創造了很多記錄。宇航員醫生Valeri Polyakov在和平號上停留了437天17小時38分。宇航員波利亞科夫在太空一直在對生物醫學問題進行研究,他進行的長期載人航天生物醫學研究作出了很大貢獻。

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除此之外,這位俄羅斯宇航員在和平號空間站待了678天16小時33分鐘。然而,在1999年,謝爾蓋·阿夫代耶夫在空間總時間方面的成就超過了前者波利亞科夫,他在三次空間飛行任務中總共經歷了747天14小時12分鐘。在和平號空間站期間,盧西德在1996年為女宇航員創造了太空耐力紀錄,當時她在軌道上停留了188天4小時整。

沒有重複的助推,低地球軌道上的所有東西最終都會墜落。由於新的國際空間站需要俄羅斯空間計劃的大部分精力和資金,和平號空間站註定了要脫離軌道。2000年12月30日,俄羅斯總理米哈伊爾·卡西亞諾夫簽署了一項決議,要求和平號在2001年初墜毀。

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其實當時人們都有些害怕和平號空間站墜落造成的影響。對於和平號墜毀,俄羅斯方面在可能墜毀點進行了提前知會。而當時最可笑的是某個國家一直保持密切監視,因為他們認為這是美國的的武器,這是一招渾水摸魚的辦法……美國政府向俄羅斯提供了跟蹤和軌道數據,大氣狀況,甚至太陽活動,幫助預測了和平號空間站的墜毀情況。我們現在知道和平號空間站墜落在太平洋預定海域,但是即使這樣當時RSC Energia 主席Yuri Semenov說:“我們沒有百分之百的安全保證。”

安納託利·索洛維耶夫在和平號上空間站生活了651天,當時媒體採訪的時候他說:“這些天我特別難過,我們蘇聯太空計劃的黃金時代即將結束,我們不僅投資了錢,更重要的是,我們的精力。”其實當時人們都很惋惜。

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和平號的建造始於1986年2月20日質子-K火箭將和平號的核心模塊送入軌道。這可以說是和平號空間站的第一個模塊。和平號空間站的第一批船員於1986年3月中旬抵達,萊昂尼德·基辛和弗拉基米爾·索洛維耶夫的一直在和平號空間站上,直到1986年5月5日。

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1987年,蘇聯增加了和平號的第一個擴展艙Kvent-1模塊, 俄羅斯方面意識到需要一種更加多樣化的方式來運送船員和設備往返於和平號,比如說像美國航天飛機之類的東西。1988年,蘇聯發射了一架帶翼的可重複使用的太空飛行器,也就是蘇聯Buran飛行器,它的第一次飛行近乎完美。

然而,在這個時候, 蘇聯正在崩潰……沒有進一步對Buran進行飛行嘗試,計劃中的軌道飛行器仍未完成。Kvant-1模塊由一個無重力實驗室和兩個工作室組成,其中還配備了6個陀螺儀,在太空中保持平衡是必要的,除此之外還有幾個科學儀器。和平號空間站Kvant-1模塊還配備了一個對接端口,可以容納航天器到達之後的對接需求。

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在之後幾年裡,和平號繼續擴大,增加了研究實驗室和居住單元。Kvant-2模塊於1989年11月抵達,這個時候Kvant-2模塊已經可以讓宇航員進行艙外活動了。除了陀螺儀之外Kvant-2模塊還攜帶了大家非常感興趣的將尿液轉化成水的特別裝置,1989年就有如此科技,確實令人佩服。

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第三個模塊Kristall(晶體模塊)於1990年5月底發射,裝有地球觀測儀器,用於電子硬件和生物實驗。哦對了,這三個模塊都是由質子-K火箭發射的,Kristall模塊由實驗室和一個停靠艙組成。1995年6月29日,美國的航天飛機開始與和平號空間站對接。在第一次對接之前,和平號宇航員使用Lyappa 機械手臂重新定位了Kristall模塊,從而允許亞特蘭蒂斯號航天飛機可以成功對接。1995年11月,一個新的對接模塊通過STS-74到達 ,這是最後一個對接模塊了,今後的對接就方便了很多。

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1996年4月26日,最後一個模塊,自然號模塊加入了和平號,自然號模塊重近20噸。自然號模塊沒有太陽能陣列,所以必須依靠其空間站的電能。除此之外,自然號模塊還搭載了一些遙感監測設備,比如說監控大型工業區的運行情況並對其環境影響能力進行綜合評估,其他還有比如監測臭氧層,大氣,雲層微分子濃度等等。

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在俄羅斯空間站進入第二個十年後,和平號空間站非常容易發生事故,1997年2月,Elektron電解供氧裝置(一個氧氣發生裝置)燃燒了整整15分鐘,這其實已經危及到了空間站的安全。Elektron電解供氧裝置的故障和中央計算機的故障和經常斷電有關。1997年6月進步M-34飛船碰撞破壞了Spektr(光學模塊)船體的完整性,之後該艙就無法居住了。

雖然傷痕累累,滿目瘡痍,但是宇航員和科學家還是堅持了很長時間。在空間站在軌期間,共接待了來自12個不同國家的125名宇航員和宇航員,它為17次太空探險提供了支持,其中包括28名長期服役宇航員。和平號空間站與31艘飛船進行過對接,其中9艘是航天飛機。此外,64艘無人貨船還會定期向和平號運送用品和設備。和平號還是一個漂浮的實驗室,在軌期間一共進行了23000個科學和醫學實驗。

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雖然和平號已於2001年初消失,現在國際空間站(ISS)在軌道上發展迅速,但美國和俄羅斯仍在使用和平號的寶貴經驗作為“治站之道”。3月23日,也就是和平號離開軌道的同一天,俄羅斯驅逐了四名美國外交官,並表示將再驅逐46名外交官,以報復美國以間諜活動為由驅逐50名俄羅斯外交官的行動。這不是冷戰,國際局勢在次緊張起來,所以,國際空間站,也算是一個緩和計,這是一個有價值的合作計劃。其實和平號在某些程度上已經不僅是科學的堡壘了,更是美國和蘇聯(俄羅斯)其他政治活動的壁壘。國際空間站本身是從和平號的教訓中成長的,國際空間站計劃中部分都是從航天飛機事故,發射事故和和平號計劃中的經驗中吸取到的教訓。

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關於和平號空間站模塊的更多細節,請繼續閱讀吧……

和平號核心模塊(具體講解部分)

和平號核心模塊從蘇聯早期科研計劃演變而來,成為空間站的核心。它於1986年2月發射,長13.1米,重20.4噸,包括主要的生活區和工作區,以及生命維持系統和電源,還有主計算機, 通訊,和控制設備。有90立方米的居住體積 。和平號的環境一般保持在溫度為17攝氏度~27攝氏度,溼度為20%~70%之間。核心有四個主要的隔間。

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工作艙實際上是由一個錐形截面連接的兩個圓柱體,提供了行動區和生活區。生活區提供了長期任務所需的必需品,包括帶桌子的廚房、烹飪的東西、垃圾儲存的東西、鍛鍊器和跑步機以及醫療監測設備;錄像設備;以及船員單獨的空間,每個區域都有一個門廊、鉸鏈椅和睡袋。個人衛生區設有廁所和水槽,位於工作艙的一端。和平號有幾個舷窗,外面有百葉窗保護模塊以保護免受軌道碎片的撞擊。兩個電視屏幕允許與地面進行面對面的通信。另外四個電視屏幕監視著其他的和平號模塊。

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轉移艙是和平號前端的一個球形結構,為參觀航天器提供了一個末端對接端口,外加4個90度佈置的徑向靠泊端口,供進入空間站增加的模塊。一個接近模塊使用KURS (航向)自動對接系統與前方港口對接。然後,機組人員可以使用模塊的機械手手臂系統將其移動到一個徑向端口,從而為以後的使用騰出前一個端口。

Kvant-1模塊

1987年4月,Kvant-1模塊停靠在和平號空間站,它增加了和平號的可用體積,並增加了和平號的科學實驗能力。Kvant-1擁有天文觀測設備,支持星系、類星體和中子星等天體物理學的研究。該模塊還支持生物技術實驗,並具有一些車站控制和宇航員的生命維持功能。11噸的Kvant-1長4.4米,長6.3米,有40立方米的加壓容積。該模塊配備了六個陀螺儀,可精確地指向空間站,並大大減少了用於形態控制的燃料量。其尾部停靠港可供聯盟號和進步號車輛使用。

Kvant-2模塊

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Kven-2是一個科學和氣閘模塊,提供生物研究、地球觀測和艙外活動能力。

Kvant-2增強了和平號的飲用水和氧氣供應, 增加了運動控制系統,電力分配系統,以及淋浴和洗滌設備。這艘19.6噸的Kvant-2模塊長4.4米,長13.7米,體積61.3立方米,太陽能陣列27.4米。這是第一個裝有Lyappa機械臂的模塊,用於與和平號對接後移動這些模塊。1989年11月,Kven-2號與和平號對接。

Kristall模塊(晶體 )

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Kristall模塊支持微重力環境下的生物和材料生產技術。包括半導體、細胞物質和藥物。Kristall進一步支持了天體物理研究和技術實驗。Kristall模塊有一個徑向對接口, 最初設計是用來對接俄羅斯航天飛機式軌道飛行器Buran的一種特別對接口,在1995年與STS-71對接。19.6噸Kristall模塊的長度為4.4米乘13米,體積為60.8立方米,太陽陣列為36米。

Spektr模塊(光學)

Spektr支持空間站對地球自然資源和大氣層進行更好的調查和監測。Spektr還支持生物技術、生命科學、材料科學和空間科學技術的研究。美國宇航員經常使用Spektr作為他們的生活區,他們對宇宙是情有獨鍾。在1995年5月Norm Thagard對和平號的任務中,Spektr攜帶了超過1600磅的美國設備,主要用於生物醫學研究。它的到來還帶來了兩對太陽能陣列,以提高空間站的功率。

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最後還包括一個Lyappa機械臂,以協助移動和平號上的模塊。19.3噸的Spektr艙長14.4米乘4.4米,加壓體積為62立方米,有四個太陽能陣列。1997年6月25日,一輛無人駕駛的進步再補給車與Spektr模塊相撞,造成太陽能陣列和船體損壞,減壓。和平號宇航員關閉了洩漏的Spektr的艙門,防止了在和平號上進一步損失。

Priroda模塊(自然)

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這個模塊的話主要目的是監測包括天氣,海洋和地球大氣系統,陸地上礦物和作物條件;以及人類在環境中的影響和機會。自然模塊還從核能、地震活動和其他地區的遠距離傳感器收集信息,以建立一個綜合監測和預警系統。自然模塊於1996年4月啟動,在盧西德停留和平號期間,最後一個和平號模塊抵達。這艘19.7公制噸的普里羅達長4.4米乘12米,加壓容積為66立方米。

天宮空間站(中國空間站)

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最後一個為大家介紹的那當然是我國的空間站了最精彩的往往要留在最後,因為最後部分最靠近評論區啦。我國空間站也叫作天宮空間站。天宮空間站預計在2020年建成,完成最終的創建,首次預計在軌運行時間將超過十年。

我們的天宮空間站總體設計將包括以下模塊,天和核心模塊,問天實驗室模塊,夢天實驗室模塊還有天舟貨運飛船。首先從名字來說,十分具有東方強國的韻味與內涵。

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在我國的載人航天計劃中,建造地球軌道空間站的目標其實很早就確立了。為了避免在地球軌道上建立空間站的相關技術落後於其他國家,中國於1987年2月啟動了對載人航天的初步研究,並在863計劃(國家高科技研發倡議)下成立了兩個專家團隊,為宇航員運輸系統和空間站制定計劃。雖然當時科學家對宇航員的運輸系統方面進行了激烈的辯論,但建設空間站和登月方面的最終目標卻已經決定。

到九十年代初,我國航天工業已經分了三個階段並且制定了一項30年計劃,發展建設空間站所需的所有技術和專門知識,首先是將宇航員送入太空艙軌道,然後發展包括EVA和交會對接在內的先進航天技術,以及發射單艙試驗軌道站,最後是建造一個永久的太空站。

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我國發展空間站的方式與蘇聯(俄羅斯)類似,發射了一系列較小的、單艙的、暫時由地面管理的軌道站(例如禮炮計劃和almaz計劃),以演示所有相關技術,然後再著手建造一個更大、多模塊、永久功宇航員使用的空間站。不過,我國的空間站計劃還面臨著一個技術問題,那就是缺乏能夠將大型空間站模塊送入軌道的運載火箭。所以初期方案只能發射8000公斤重的小型軌道模塊(也就是天宮一號和二號),作為完善軌道交會對接等所需技術的先頭部隊。

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繼我國第一次載人航天計劃(921-I項目)第一階段取得初步成功後,我國政府於2005年2月批准了載人航天計劃第二階段的後續探索任務,以發展先進的空間飛行技術為目標,包括艙外活動(EVA)和軌道交會對接,以支持未來的空間站建設。

2005年10月,國務院發佈了“國家中長期科技發展綱要”(2006-2020年),將載人航天和月球探測作為國家未來15年16個重點科技項目之一,有效地使空間站規劃成為國家戰略。在接下來的三年裡,人民解放軍總裝備部(GAD)與航天工業和其他研究機構合作,為空間站的建設制定了一項計劃,也就是空間站實施計劃。

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2010年9月,我國政府正式批准了空間站實施計劃。航天科技集團公司表示該計劃的目標是“在2020年左右在低地球軌道(LEO)建造一個可操作的載人空間站,使人們能夠掌握空間的長期居住情況,獲得在軌道上進行長期、人為管理的科學和技術實驗的能力,並能夠全面探索和利用空間資源”。

與以往的載人航天任務一樣,空間站計劃的實施將由中國載人航天局執行。其他內容還包括,其中包括:航天員,空間應用,貨運車輛,空間實驗室(天宮1/2),空間站,望遠鏡模塊,發展Cz-2F運載火箭,Cz-5B運載火箭,Cz-7運載火箭等

最初的921項目計劃要求在建造空間站之前發射三個空間實驗室模塊。隨著該方案的進展,20噸質量的天河1號核心模塊在西昌衛星發射中心乘坐長征二號F/T1運載火箭升空。

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我們國家空間站的基本結構由一個核心模塊和兩個實驗室模塊組成,它們以T形結構永久對接在一起,為機組人員提供了90立方米的可居住空間。這三個模塊中的每一個都重約20噸。

我們的空間站可以支持三位宇航員在船上連續生活和工作。在建造階段,空間站只會間歇性地被訪問,意思其實就是在兩次訪問之間是無人使用的。一旦全面運作,宇航員就會常駐,每一次任務週期持續六個月。在機組人員輪換和交接期間,空間站最多可容納6名宇航員。為了繼續運作,該站還需要每6個月至少執行一次貨物補給任務。

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這三個模塊將在2018年至2022年期間在西昌航天發射中心的長征5B火箭上發射。空間站將在離地球340至450公里的42-43°傾斜軌道上運行,設計軌道壽命為10年。此外,一個空間望遠鏡模塊將與空間站對接,並定期與空間站對接以供維修。

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除了作為軌道科學和基礎設施研究外,我國科學家還將空間站視為完善和展示長期生命支持、環境控制和資源回收技術的平臺,這些技術是未來載人航天任務所必需的,包括臨時載人月球基地和載人火星任務。

天和模塊

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天和是空間站的核心模塊,為空間站機組人員提供主要的生活區和控制操作。該模塊長約19米,直徑4.2米。空間框架由鋁合金構成,總質量為22000公斤。整個模塊分為三個部分:前對接樞紐、中間的加壓活動艙和尾部服務艙。該模塊共有五個被動APAS式對接端口,其中四個位於前對接樞紐,最後一個位於服務艙的後端。在外面,該模塊安裝了一個機械臂、兩對太陽能電池板模塊和對接雷達,光學傳感器。

問天模塊

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問天實驗室模塊是在北京設計和建造的。該模塊分為三個部分:前面有一個全加壓工作艙,中間有一個氣閘艙,後面有一個無壓服務艙。該模塊通過其前端的主動APAS型對接端口連接到核心模塊。工作艙主要是為宇航員科學和技術實驗提供空間,也可為宇航員使用的消耗品和用品提供一定的儲存空間。該模塊配有二次控制系統,作為核心模塊(天和)主控制系統的備份。問天空間站模塊還包括一套地球觀測儀器。

夢天模塊

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夢天實驗室模塊是由上海一家公司設計和建造的。該模塊分為三個部分:前面有一個全壓工作艙,中間有一個無壓應用艙,後面有一個無壓服務艙。它通過一個主動的APAS類型的對接端口連接到核心模塊對接的端口。一對太陽能電池板機翼安裝在一個大的吊臂上,其中心連接在模塊的後端。

太空望遠鏡的特別模塊

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太空望遠鏡艙將與天宮一起飛行,並定期與空間站對接,並進行維修和加油服務。這個模塊攜帶的望遠鏡直徑為2米,其角度分辨率與美國宇航局哈勃太空望遠鏡相當,但視場是後者的300倍,其餘所有則落後於哈勃,不過沒關係,望遠鏡深空探索部分我國有其他方案。

空間站的供電系統

那肯定是太陽能電池陣列了,太陽能電池陣列由兩對太陽能電池板組成,核心模塊在飛行演示和建造階段都會提供電,兩個實驗室模塊上的四個大型太陽能電池板機翼是主要動力源。核心模塊上的兩個太陽能電池板機翼是單軸是可操縱的,而實驗室模塊上的太陽能電池板機翼可以用來跟核心模塊的太陽能電池板方向。

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天宮上的控制系統由核心模塊上的主系統還有夢天模塊上的備份系統組成,系統剛才已經為大家說過啦。天宮空間站也可能採用一種離子推進器的電力推進系統,以減少用於調整空間站的推進燃料消耗量。空間站的所有三個模塊都配備了數字無線通信。信息共享和管理是通過航天器系統、通信和有效載荷三個網絡進行的。與地面的通信是通過統一的S波段鏈路直接與地面站或通過天聯數據中繼衛星進行的。

機械臂配置

空間站配備了兩隻機器人手臂。核心模塊上的主臂由北京公司開發,承載能力為25噸。問天實驗室模塊上的二次臂是由哈爾濱某大學開發的。這兩個機器人臂可單獨或一起使用,用途就是組裝實驗室模塊、安裝和修理外部設備和儀器、也可以監測空間站的外部狀況。

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其實除了天宮,國際空間站,和平號之外還有一些單模塊空間站,在這裡就暫時不介紹啦。希望大家都能從這篇文章中收穫到不少新的知識,最後,讓我們一起為天宮加油,為我國航空工業加油!


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