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國際空間站的設想是1983年由美國總統里根首先提出的,即在國際合作的基礎上建造迄今爲止最大的載人空間站。經過近十餘年的探索和多次重新設計,直到蘇聯解體、俄羅斯加盟,國際空間站才于1993年完成設計,開始實施。
該空間站以美國、俄羅斯爲首,包括加拿大、日本、巴西和歐空局(11個國家)共16個國家參與研製。其設計壽命爲10~15年,總質量約423噸、長108米 、寬(含翼展)88米 ,運行軌道高度爲397千米 ,載人艙內大氣壓與地表面相同,可載6人。
其主要結構是:(1)基礎桁架。它用來安裝各艙段、太陽能電池板、移動服務系統及站外暴露試驗設施等。(2)居住艙。它主要用于航天員的生活居住,其中包括走廊、厠所、淋浴、睡站和醫療設施,由美國承擔研製與發射到太空。(3)服務艙。它內含科學儀器設備等服務設施,也含一部分居住功能,由俄羅斯研製幷發射。(4)功能貨艙。它內設有航天員生命保障設施和一部分居住功能(如厠所、衛生設施等),以及電源、燃料暫存地等,艙體外部設有多向對接口,由俄羅斯研製幷發射。(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。美國、日本和歐空局的3個實驗艙將提供總計爲33個國際標準的有效載荷機櫃;俄羅斯的實驗艙中也有20個實驗機櫃。另外,日本的實驗艙還連有站外暴露平臺,用于對空間環境直接接觸實驗。(6)3個節點艙。它們由美國和歐空局研製,是連接各艙段的通道和航天員進行艙外活動的出口。此外,節點1號艙還可作爲倉庫,用于存儲;節點2號艙內有電路調節機櫃,用于轉換電能,供國際合作者使用;節點3號艙爲空間站的擴展留有餘地。(7)能源系統和太陽能電池帆板。它們由美國和俄羅斯兩國提供。(8)移動服務系統。它由加拿大研製。
國際空間站在組裝階段,其主要設施由俄羅斯的質子號火箭、歐空局阿裏安5號火箭以及美國的航天飛機發射運送。組裝完成後的運輸工作由美國的航天飛機、俄羅斯的聯盟-TM飛船及進步號貨運飛船完成。美國還計劃研製一種有升力的救生飛船參與工作。
到2000年7月爲止,國際空間站已有3個艙送入太空,即俄羅斯提供的功能貨艙、服務艙和美國提供的節點1號艙。按計劃,此後還將陸續發射加拿大製造的遙控機械臂、美國的中央桁架和節點2號艙、日本的實驗艙和站外暴露平臺、歐空局的實驗艙和美國的居住艙等。如果順利,預計在2006年將完成全站的組裝任務。
組裝成功後的國際空間站將作爲科學研究和開發太空資源的手段,爲人類提供一個長期在太空軌道上進行對地觀測和天文觀測的機會。
在對地觀測方面,國際空間站比遙感衛星要優越。首先它是有人參與到遙感任務之中,因而當地球上發生地震、海嘯或火山噴發等事件時,在站上的航天員可以及時調整遙感器的各種參數,以獲得最佳觀測效果;當遙感器等儀器設備發生故障時,又可隨時維修到正常工作狀態;它還可以通過航天飛機或飛船更換遙感儀器設備,使新技術及時得到應用而又節省經費。用它對地球大氣質量進行監測,可長期預報氣候變化。在陸地資源開發,海洋資源利用等方面,也都會從中受益。國際空間站在天文觀測上要比其他航天器優越得多,是瞭解宇宙天體位置、分布、運動結構、物理狀態、化學組成及其演變規律的重要手段。因爲有人參于觀測,再加上空間站在太空的活動位置和多方向性,以及機動的觀察測定方法,因而可充分發揮儀器設備的作用。通過國際空間站,天文學家不僅能獲得宇宙射綫,亞原子粒子等重要信息,瞭解宇宙奧秘,而且還能對影響地球環境的天文事件(如太陽耀斑、暗條爆發等)作出快速反應,及時保護地球,保護在太空飛行的航天器及其成員。
國際空間站上的生命科學研究,可分爲人體生命與重力生物學兩方面:人體生命科學的研究成果可直接促進航天醫學的發展,例如,通過多種參數來判斷重力對航天員身體的影響,可提高對人的大腦、神經和骨胳及肌肉等方面的研究水平。重力生物學和材料科學的研究與應用有廣闊的前景,而國際空間站的微重力條件要比和平號空間站和航天飛機優越得多,特別是在材料發展上可能起到一次革命性的進展。
僅就太空微重力這一特殊因素來說,國際空間站就能給研究生命科學、生物技術、航天醫學、材料科學、流體物理、燃燒科學等提供比地球上好得多、甚至在地球無法提供的優越條件,直接促進這些科學的進步。同時,國際空間站的建成和應用,也是向著建造太空工廠、太空發電站,進行太空旅游,建立永久性居住區(太空城堡),向太空其他星球移民等載人航天的遠期目標接近了一步。