空間站,人類地球之外的家園丨21讀書
2021年04月24日17:52

原標題:空間站,人類地球之外的家園丨21讀書

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我們在銀河系中遙遠的地方擁有下一個家園之前,空間站就是我們現有的地球家園之外的人類家園。

21讀書

今天是4月24日,中國航天日。

2020年中國航天可以說是碩果纍纍,北鬥、嫦娥等重大航天工程圓滿收官,多個新型火箭成功實現首飛。

2021年,還有一場值得期待的重頭大戲,那就是中國空間站核心艙有希望在今年春天成功發射,這將成為中國空間站建設的“開局之戰”。

提到空間站,相信很多人都不陌生,眾多影視作品中都有空間站的身影,比如科幻電影《地心引力》中,宇航員在太空中遇險,最後就是搭乘中國“天工”空間站上的返回飛船成功返回地球,才得以脫離危險。

科幻電影中的空間站是虛構的,那麼真實的空間站是怎樣的呢?

《空間站簡史:前往下一個星球的前哨》全面細緻地講述了從19世紀至今空間站的發展曆程,這些真實的空間站的故事其實遠比電影還要精彩……

01

早期空間站的發展

早在19世紀,當時的人們已經開始了對空間站的想像。

1897年,德國作家庫爾德·拉斯維茨出版了科幻小說《在兩顆行星上》。在這頗具幻想性的小說中,一群特別熱衷冒險的熱氣球駕駛員試圖飛越北極,卻被一個磁場捕獲,陡然上升到了北極上空6115千米的一個火星人空間站。

《在兩顆行星上》1948年德文版封面

書中,拉斯維茨將空間站描述為一個直徑120米的輪子,在極點上空盤旋著,空間站需要的所有能量都來自太陽。這部小說後來被翻譯成多國語言,在歐洲各國出版,對當時開始重視航天的眾多工程師和科學家產生了重要影響。

儘管很早就有了“空間站”這個概念,但直到1923年,歐洲火箭之父、現代航天學奠基人之一的赫爾曼·奧伯特才在其經典著作《飛向星際空間的火箭》里正式創造了“空間站”一詞。 然而從創造“空間站”一詞到人類發射第一個空間站,其間又經曆了40多年的時間。

1971年4月19日,前蘇聯發射了“禮炮1號”空間站,這是人類曆史上第一個空間站。

禮炮1號空間站

三名空間站的宇航員於6月7日進入空間站,停留23天后,離開禮炮1號返回聯盟11號飛船。不幸的是,在返回艙和軌道艙爆破分離時,返回艙的減壓閥被震開,艙內急速減壓,致使宇航員在短時間內因急性缺氧、體液汽化而死亡。返回艙著陸後,著陸場工作人員發現了三名已經遇難的宇航員。

登上禮炮1號的三名宇航員,在返回地球的過程中不幸遇難

宇航員在空間站上的第一次停留就導致了他們的死亡,這也是唯一一次宇航員在太空中死亡。此後,禮炮1號空間站再無人進入,於1971年10月11日墜入大氣層,在太平洋上空燒燬。

02

國際空間站的發展

此前的幾個太空前哨項目已經表明,設計一座由單一國家建造並管理的空間站本身就是一項挑戰,因此國際空間站計劃應運而生。

國際空間站的設想是1983年由里根首先提出的,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,才於1993年完成設計,開始實施。1998年,國際空間站的第一個組件——曙光號功能貨艙發射成功,空間站進入初期裝配階段。從2000年開始,一直保持在軌工作。

國際空間站

在載人運行的最初15年間,國際空間站上共接待過來自17個國家的223名宇航員,駐留時間從一週到6個月以上不等。

在這223名宇航員中,也有不少女性宇航員,第一位登上國際空間站的女性宇航員是NASA的南希·科里格雷塔,她於1998年12月登上國際空間站。

第一位登上國際空間站的女性宇航員南希·科里格雷塔

國際空間站上作息製度與地上的上班族們相差無幾,航天員們每天工作九小時,規定是晚上九點半(格林威治時間)就寢,每週大約會花費40小時進行科學研究和空間站的維護,每天進行兩個半小時左右的鍛鍊。

NASA宇航員馬克·凡德·黑在組合式負重外阻力跑步機上慢跑

科學研究是宇航員們的主要任務之一,在國際空間站開展的科學研究分為若干學科,包括生物學與生物技術,地球與空間科學,教育活動與推廣、人類研究、自然科學等等。

比如研究微重力對宇航員健康的宏觀影響,從而應對宇航員長期生活在太空所產生的健康問題;研究植物在太空中的生長情況,或許有一天能夠徹底解決地球上的糧食缺乏問題。還有一項研究針對的是一對雙胞胎宇航員,其中一個在空間站,一個在地面,對比結果表明,太空飛行會增加基因的開啟和關閉過程。

國際空間站上的蔬菜植物生長設施用於種植可食用的蔬菜和花卉,以便更好地瞭解植物在微重力環境下的反應

除了科學研究,機組人員可借助空間站上先進的相機和鏡頭來拍攝地球影像。

國際空間站在軌運行的最初15年里,各國宇航員總共拍攝了250多萬張照片。

通過宇航員拍攝的照片,我們得以從全新的視角去瞭解風暴、氣候變化的影響,以及人類給周圍環境帶來的影響。

SpaceX的龍號貨運飛船接近國際空間站時,飛行工程師亞曆山大·格斯特在穹頂艙的一個窗口旁拍照。

自1998年來,國際空間站始終有人類居住,保障了大量科學研究的進行,並為未來的深空任務打下了基礎。

03

中國空間站的發展

中國載人空間站,簡稱中國空間站或天宮空間站,是一個在軌組裝成的具有中國特色的空間實驗室系統。

1998年,中國選出了首批航天員,經過5年訓練,楊利偉成為乘坐神舟五號宇宙飛船進入軌道的首位中國人。

首位進入太空的中國人楊利偉躺在神舟五號宇宙飛船的返回艙內。

2011年,中國發射了天宮一號,這是一個用於測試未來空間站系統的模塊。5年後,天宮二號發射,機組人員共兩人,在飛船上駐留了30天,開展實驗並進行系統測試。

神舟九號載人飛船飛行乘組的幾位航天員漂浮在天宮一號實驗艙內,從左往右依次是劉旺、劉洋、景海鵬。

2020年1月20日,空間站核心艙初樣產品安全運抵文昌航天發射場,參加長征五號B運載火箭發射場合練任務,標誌著中國空間站在軌建造任務即將拉開序幕。

無數航天人的努力為中國空間站的建設奠定了堅實的基礎,中國空間站將於2022年前後完成建造,一共規劃12次飛行任務。

而國際空間站或將於2024年退役,屆時中國空間站有望成為全世界唯一在軌運行的空間站。

04

空間站,人類家園之外的家園

隨著人類期望不僅將可抵達的範圍擴大到地球之外,也將居住地擴展到地球之外,空間站這一概念就變成了一處階段性的平台,我們可以由此邁向下一顆行星表面;或是一座門戶,我們可以從空間站出發,前往太陽系及太陽系之外更遙遠的地方。

我們在銀河系中遙遠的地方擁有下一個家園之前,空間站就是我們現有的地球家園之外的人類家園。

NASA宇航員特蕾西·考德威爾·戴森透過國際空間站穹頂倉上的一個窗口,觀察雲層在地球海洋上空的運動

這本書《空間站簡史》由雨果獎得主羅恩·米勒、NASA專家加里·基特馬赫、太空曆史專家羅伯特·珀爾曼聯合撰寫,並得到了中科院航天戰略專家張偉,科普作家、航天史博士趙洋推薦,書中還有500餘幅震撼的照片、手稿、漫畫、設計圖紙等圖片,直觀清晰地展現從19世紀至今空間站的發展曆史。

這廣闊無垠的太空不僅屬於少數科學家,也不僅屬於經過精挑細選的宇航員,而是屬於我們每一個人。

來源丨涔說

編輯丨阿巷 實習生陳子凡

贈書福利

《空間站簡史:前往下一個星球的前哨》

作者:[美] 羅恩·米勒 / [美] 加里·基特馬赫 / [美] 羅伯特·珀爾曼

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