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空间站(空间站结构和功能)空间站的基本结构空间站有什么用？详细解释空间站的结构。大家都知道空间站也叫空间站或者空间站，但是很多人不知道空间站是干什么用的，也不知道它的结构。让我们来看看空间站是什么。

空间站有什么用？

空间站，又称空间站，或者更直接地说，空间站，是在太空中飞行的载人飞船，也可以看作是一个有望长期在太空中的“实验室”。这一点大家都应该明白。

那么空间站有什么用呢？刚才说它是一个“实验室”，这是一个正确的比喻，因为它可以供几名宇航员在里面长期工作和生活，以便探索和研究太空。更准确地说，空间站是运送宇航员和太空物资的重要场所。空间站有效容积大，可以装载更多的实验仪器。

空间站结构目前人类研制的空间站结构分为三类：单舱、多舱积木式结构和桁架式结构。每种空间站的结构在建造难度、热控、姿态控制上都有很大的差异。

1.单舱结构。首先，这里的“单舱”不是指只有一个舱，而是整个飞船是一个单一的单元，通过一次发射就可以进入太空。美国的前天空实验室、前苏联的礼炮系列空间站、中国的天宫系列空间站都属于这种单舱结构的空间站。

2.多舱积木式结构。如何理解这种空间站？如果我们把这些词拆开，就很容易理解了。多舱，相对于单舱而言，多舱是指多个航天器；积木式，就像小时候玩的积木一样，可以组合拼接。那么整个词就可以理解为多个航天器像积木一样的组合拼接。事实上，到目前为止，人类只有一个多舱积木式的空间站。它是苏联建造的轨道空间站，叫做和平号空间站。苏联解体后归俄罗斯所有，现在已经解体崩溃。

3.桁架结构。这类空间站的主要特点是，空间站的主体结构是一个贯穿首尾的桁架，所有的舱体或设备都连接在这个桁架上。你可以把这个桁架理解为电脑主板，CPU、显卡等其他部件可以插拔或者更换。从这里可以看出，桁架结构的空间站具有良好的灵活性和扩展性，也是未来空间站的发展方向。

哪些国家有空间站？首先，俄罗斯、美国等大国有能力发展和维护空间站。中国于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心成功发射天宫一号，标志着中国也拥有了自己的空间站，计划于2022年在轨建成，实现中国载人航天工程迈出发展战略第三步的任务目标。

早在中国载人航天工程初期，就有一句流行的话：“造船是站，建站是应用”。也就是说，建造飞船是为了给空间站提供往返运输服务，而建造空间站是为了载人航天应用。因此，建设空间站的最终目的是开展长期载人大规模空间应用。那么，太空中的空间站能做什么呢？

太空微重力环境下的物理世界有哪些新特点？很多人看过2013年中国女航天员王亚平在天宫一号目标飞行器上进行的五个小物理实验，都觉得非常震撼和惊艳，因为这些看似普通的小实验，在地面重力环境下是很难做到的。在地面上不可能创造长期的微重力环境，但是空间站上有独特的条件，很多物质在微重力环境下有独特的现象。

比如在空间站，水不再往下流，甚至可以用竹篮打水；液体密度不同的组分不会沉淀和对流；水和蜡烛燃烧时会呈球形，等等。

在空间站微重力环境下，一些被地面重力效应掩盖的次级效应变得突出，导致流体形态和物理(化学)过程发生显著变化，影响或改变流动和燃烧机制，也影响相关材料(包括生物材料)的加工和制备。微重力还会对一些基础物理的实验条件产生重要影响，使实验能够以更高的指标和精度进行，重要的基础物理理论得到验证。此外，由于包括人类在内的各种生物的生存和进化一直是在重力环境中实现的，因此微重力环境将对生物及其各个层次产生重大影响。因此，微重力环境是相关科学研究的独特而宝贵的资源。

在空间站，微重力导致的流体扩散过程成为主要因素；液体的浮力基本消失，液体的约束力来源于表面张力，润湿现象(液体在另一物体表面的扩散)和毛细现象越来越严重。因此，发展空间站的国家在积极开展微重力物理、微重力生物学和微重力生命科学研究的同时，也在进行制造加工技术实验，大力开展微重力应用和实验研究。

学习空间燃烧科学可以提高对重力影响燃烧基本原理的认识，从而增强对地面燃烧的认识，有助于提高燃烧效率，解决污染、大气变化、全球变暖、火灾等问题。由于人类社会主要依靠燃烧来获取能量，因此提高燃烧效率对社会影响很大。石油的燃烧效率每提高1%，全球每年就可以节约上亿桶石油。

在地面重力环境下，蜡烛的火焰由于加热的周围气体密度低而上升，来自下方的较冷气体的对流使蜡烛的火焰拉长成液滴状，炭黑在完全燃烧前被带走，使火焰呈红色和黄色(左图)。在失重的空间环境下，没有对流现象，蜡烛火焰呈球形，碳黑能充分燃烧，火焰呈蓝色(右图)。

据了解，生物工程和航天医学是空间科学研究的重要领域。许多国家已经在空间站进行了生物工程实验。这是因为在地面上，由于重力的作用，在蛋白质溶液中，密度低的会上浮，密度高的会下沉，从而形成对流。这种对流在蛋白质结晶过程中产生涡旋，改变了蛋白质分子结晶的取向，导致晶格无序，无法获得高质量、足够大的蛋白质晶体。而在空间站的微重力条件下，由于没有沉淀和对流的影响，有可能产生足够大的高质量蛋白质晶体，为进一步研究蛋白质的结构和功能创造了有利条件。

空间站上的航天员经常以自己为研究对象开展太空医学研究，以揭示太空环境对重要生命现象和生命过程的作用和影响，从而增进对生命活动起源、本质和基本规律的认识，为地面生物技术的发展提供理论依据，为提高人们在太空中长期生活质量提供依据。

俄罗斯医学生物学研究所副所长波利亚科夫博士创造了在和平号空间站连续停留438天的世界纪录。目的是研究长期在太空生活和工作的生理和心理影响，为将来载人登陆火星做准备。美国宇航员格伦在77岁时重返太空，研究太空生活对老年人的影响。美国还在国际空间站和地面上与双胞胎兄弟进行了长达一年的对比实验，研究他们的差异。

我国在太空中使用了生物培养箱，进行了植物、动物、水生生物、微生物、细胞和细胞组织的生物效应实验。从不同层面研究了不同种类生物和多个生物封闭系统对空间环境的影响，为调控空间生命过程提供了新技术和新思路，获得和选择了新型生物材料。通过小型空间连续自由电泳装置，开展了细胞和生物大分子的空间分离纯化技术研究，并利用空间分离纯化实验对相关技术进行了检验，为空间生物样品分离纯化和空间制药奠定了基础。

中国首位女航天员刘洋在“天宫一号”上完成了15项航天医学实验，其中最重要的5项是：研究飞行对心血管系统的影响、微重力条件下细胞的调节、防止太空骨质流失、收集分析舱内有害气体、在轨测量人体质量。其目的首先是保证航天员在太空中的健康，为后续载人航天任务防护措施的制定提供理论依据。

这是一种在太空中测试过的抗生素，被认为能更有效地对抗深部肺炎的感染。

开展地球观测、天空观测和技术实验。

在观测地球、观测天空和技术实验方面，过去在太空做过哪些工作？航天员参与对地观测后，可以提高遥感设备的利用率，快速准确地分析判断新发现的目标和新情况，从而拍摄到大量有价值的信息。例如，在171天的飞行中，美国天空实验室的三组宇航员拍摄了4万多张地球照片，记录和观察地球数据的磁带长达69公里。苏联“礼炮7号”空间站上的宇航员每天花60%的时间研究地球，收集大量地球自然资源、地质特征、大气状况、耕地季节变化、世界海洋和水生生物变化等信息。

通过宇航员在飞行过程中拍摄的照片，苏联准确而详细地重新绘制了自己的国家地图。在贝加尔-阿穆尔新铁路勘测选线项目中，苏联利用空间站宇航员通过多光谱相机拍摄的地面照片，了解了该段的构造断层和地下水汇聚点，为铁路部门节省了700万卢布的投资。

空间站可以用于天文观测，不受大气层的影响。航天员可以灵活操作天文望远镜，选择观测重点，扩大观测范围，具备边观测边分析的能力。

美国天空实验室空间站载人飞行期间，宇航员用58台仪器进行了270多项天文、地理和医学方面的科学研究，用太阳望远镜观测太阳，拍摄了18万张太阳活动照片；使用6种遥感仪器对地球进行观测、资源勘探和军事目标侦察，拍摄地面照片4万多张；7台仪器用于研究太阳系和银河系，录制了30多公里的录像带。

空间站的重要用途之一是进行技术实验，为未来的载人航天和其他空间活动做准备。宇航员已经在国际空间站进行了重返月球的技术实验，并进行了载人点火。

我国发射神舟七号飞船时，在舱外放置了多种固体润滑材料和太阳能电池基膜材料进行暴露试验。实验结束后，航天员翟志刚出舱回收试验样品，随返回舱带回地面进行研究。

舱外材料试验，将各种材料长期暴露在空间环境中，以测试材料对空间环境的适应性。

微重力“太空工厂”前景光明

「太空工厂」在制造业中有哪些独特优势？由于空间站微重力环境下的液体可以自由悬浮，适用于空间材料加工的研究，揭示mat的各种真实现象和物理现象的本质

空间站里的混合物可以混合均匀，从而制造出地面上无法获得的特殊合金；也可以做成新的泡沫金属。基本原理是向液态金属中通入气体，失重环境可以使气泡不“浮”也不“沉”，它们均匀地分布在液态金属中。凝固后，它们变成泡沫金属，这样就可以制成像软木塞一样轻的泡沫钢，用它制成的机翼又轻又结实。微重力环境可以使熔融金属的熔滴形状绝对呈球形，冷却后可以变成理想的球体，非常耐磨。但是在受重力影响的地面上很难做出绝对球形的球，所以不耐磨。

你不能在地面上做长玻璃纤维，因为在液态玻璃纤维凝固之前，它会被重力拉成小块，但是你可以在太空中做几百米长的玻璃纤维。在太空中，可以进行无容器的“悬浮熔炼”，消除容器对物料的污染，防止容器本身因高温影响金属熔炼的纯度，获得纯度极高的产品，等等。与地面生产的半导体晶体相比，太空生产的半导体晶体没有缺陷，尺寸更大，纯度更高，更均匀，有望在电子技术上取得重大突破。

在空间站上制造药物可以获得在地面上无法达到的高纯度和高效率，并通过太空研究了解其机理，以指导地面药物的制备。目前，电泳被广泛应用于药物纯化。但是在地面上，由于重力的影响，会出现一些严重阻碍正常电泳的现象，使得很多已经研发出来的药物无法达到要求的纯度或者成本过高而无法推广应用。空间电泳试验表明，其分离效率比地面高400 ~ 800倍。太空一个月的产量约等于地面30-60年的产量，产品纯度比地面高4-5倍，大大降低了药物成本。

它是一种电子材料的单晶样品横截面的一部分(上下约1mm)。下部在重力环境下结晶，晶体中的添加剂混合不均匀，随机。在失重状态下生长的上半部分是均匀的。

“天宫”的空间应用条件非常好。

最后简要介绍了中国“天宫”空间站开展科学研究的优势和计划。中国的“天宫”空间站被安排运行在倾角为41 ~ 42，轨道高度为340 ~ 450 km的近圆形近地轨道上。它将在大约90分钟内环绕地球一周，以大约三个轴稳定地指向地球。其轨道完全脱离地球大气层，位于地球电离层F2层，适合巡天空间天文观测和特定空间物理研究。就对地观测而言，空间站的轨道覆盖了南北纬42度以内的区域，这里居住着地球上90%的人口。与一般地球遥感卫星采用的太阳同步轨道相比，空间站轨道的交点是不断变化的，可以实现在不同光照条件下对同一区域的观测。同样的对地观测仪器，因为轨道高度低，所以空间分辨率高。

“天宫”可以提供微重力水平为10-3 ~ 10-4g(重力加速度单位)的长期微重力环境，从而为航天员在空间站开展空间应用提供良好的条件。现在，神舟十二号机组人员已经进入天河空间站的核心舱，他们在那里呆了三个月。之后，每组将停留6个月。它们都具有执行空间实验和其他任务的能力，包括在轨运行、状态监测、样品更换、有效载荷的回收和处置，以及根据需要进行有效载荷项目的在轨建造和扩展。机组人员还具有维护和更换机舱内外负载的能力。

中国载人航天工程利用空间站的配套能力、微重力和辐射环境、航天员在轨时间长、天地往返等优势，规划安排了11个方向的空间科学和应用研究。25个科学实验柜c

据悉，“天河”号核心舱现在配备了高微重力实验舱和无容器实验舱。在地面的容器中熔炼时，容器所携带的熔体中会引入杂质，在熔体凝固过程中，在容器壁的影响下会生长出复杂的微观结构。无容器熔炼是指在没有容器的情况下，在悬浮状态下熔炼物体的过程。这是无容器实验柜承担的实验任务。

基于以上，我国“天宫”空间站有望取得具有重大科学价值的研究成果和具有重大战略意义的应用成果，并将用于科普教育和国际合作。

此外，目前唯一的国际空间站(ISS)是由六大国际航天局共同推进的国际合作计划。共有16个国家或区域组织参与了这一计划：美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西、比利时、丹麦、法国、德国、意大利、挪威、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国。

说了这么多，大家应该都知道空间站的用途。虽然人类探索太空的步伐才刚刚开始，但我们相信未来一定可以走得更远。

空间站里有人吗？如前所述，空间站可以容纳几名宇航员在里面长期工作和生活，以便探索和研究太空，所以空间站里必须有人。然而，宇航员不会在里面呆很长时间。一般半年更换一次，也有资料说是一年一换。如果你对这个问题感兴趣，可以多了解一下。

空间站和地球表面之间的距离是多少米？目前各国空间站和国际空间站与地球表面的距离都在300到350公里的高度范围内。准确的说，近地点是319.6公里，远地点是346.9公里。这个高度肉眼很难看到，即使能看到也只是一个移动的亮点。

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