關於國際空間站的13個有趣的事實
在太空競賽正式開始之前,專家們已經在為人們可以生活和工作的軌道空間站制定計劃。由於蘇聯和美國競相爭取完成載人登月計劃,這些目標最初被放在次要位置。一旦人類完成登月計劃,重點就轉移到在太空中建立一個更永久的人類存在。第一個適當的空間站,“Salyut 1”(沙留特1號),是由蘇聯在1971年建造的。在接下來的15年裡,在“沙留特”計劃的其餘部分中發射了更多的空間站。
1986年,蘇聯發射了和平號( Mir )空間站,與之前相對簡單的空間站不同,它是模塊化的,允許隨著時間的推移而增加。這個空間站為後來成為人類歷史上最令人印象深刻的建築項目奠定了基礎。
從1998年開始,蘇聯和美國開始了一個聯合項目,在低地球軌道上建造一個巨大的軌道實驗室。隨著前兩個模塊,即Zarya和Unity的加入,國際空間站誕生了。它的誕生使人類在太空中持續存在了20多年,並為微重力實驗和研究太空飛行對人體的影響提供了一個行動基地。國際空間站正在為未來的火星及其他地方的長期任務奠定基礎。
國際空間站的快速運行
國際空間站並不是人類有史以來建造的最快的東西–這一榮譽屬於帕克太陽探測器,它以每小時43萬英里的速度圍繞太陽和金星旅行。儘管如此,國際空間站仍以驚人的速度運行。
該空間站以每小時約17500英里的速度繞地球運行。在這個速度下,空間站上的宇航員每90分鐘繞地球一圈,在每24小時內經歷16次日出和日落。雖然宇航員在空間站工作時可能感覺不到,但這意味著他們每秒鐘都在穿越5英里的太空地形。這大約是音速的23倍。
作為背景,從地球到月球的距離大約是238,900英里。1969年,阿波羅11號宇航員花了大約三天時間到達那裡,但是按照空間站的速度,它可以在大約一天內到達月球並返回地球。
空間站上的人體驗時間更慢
相對論告訴我們,我們運動的速度越快,我們體驗的時間就越慢。在我們的普通生活中,我們的旅行速度並沒有實質性地改變我們對時間的主觀體驗,但當你移動得非常快時,情況就不同了。儘管國際空間站的速度很快,但與光速每秒186,000英里的驚人速度相比,它的移動速度仍然相對緩慢。儘管如此,國際空間站的移動速度仍然足以測量時間膨脹對其居民的影響。
一個在空間站生活一年的宇航員將比我們在地球表面的人少經歷大約百分之一秒的時間。這並不多,但它仍然意味著,與我們其他人相比,空間站上的人正在非常緩慢地進行時間旅行,進入未來。
空間站是由五個空間機構和總共15個國家建造的
太空探索常常讓人感覺像是各國之間的競爭,但國際空間站挑戰了這種態度。根據定義,空間是一個無國界存在的領域,它為全球社會提供了一個協調而不是相互對抗的機會。
建站之初,美國和俄羅斯是僅有的兩個夥伴國家,但在隨後的幾年裡, 更多的國家和組織加入其中。今天,國際空間站由美國宇航局、俄羅斯聯邦航天局、加拿大航天局(CSA)、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA) 和由11 個國家組成的歐洲航天局(ESA) 建造並配備人員。
國際空間站上的空間是根據每個國家或組織對整體的相對貢獻來分配的。迄今為止,該空間站已經接待了來自18 個國家的工作人員和遊客,包括每個成員國和其他一些國家。當人類無國界和跨越政治意識形態共同合作時,該站是一個持續的象徵。
空間站的法律地位是複雜的
制約國際空間站上的法律是1998年1月簽署的《國際空間站政府間協議》(IGA)。由於國際空間站是由不同的政府實體共同擁有和運營的,空間站上的法律問題變得有點瘋狂。
該協議規定了空間站各個組成部分的所有權和管轄權。用最簡單的話說,成員國能夠將其法律管轄權擴展到它們提供的空間站部分(模塊或設備),以及它們派遣的機組人員。
這意味著宇航員可能在一個模塊裡受美國法律的約束,而在下一個模塊裡受日本、俄羅斯、加拿大或歐洲的法律約束。這可能會導致人們在國際空間站上導航的期望網絡錯綜複雜,但通過當事人之間的責任豁免,事情變得更加簡單。該協議基本上規定,任何成員國都不會要求任何其他合作夥伴對因正常空間站活動而導致的事故或損害承擔責任。此外,確實出現的任何索賠均根據夥伴國之間的協議處理。
幸運的是,太空旅行者往往會在離開地球時避免犯罪。當犯罪確實發生時,例如2019 年一名宇航員據稱從空間站非法訪問其伴侶的銀行賬戶時,IGA 提供了一個解決這些問題的框架。
空間站已接待了250多名宇航員
在任何給定時間,在國際空間站上通常都有七名工作人員。有時,特別是在宇航員“換班”期間,可能會有多達13 名宇航員臨時進入空間站,但這些時間很少且短暫。
因為國際空間站已經連續有人居住了二十多年,所以來來往往的人很多。截至2022 年2 月,已有251 人訪問了該站,來自19 個國家。如前所述,機組人員分配主要基於一個國家對該站的貢獻。因此,空間站的大多數工作人員,155 名宇航員,都來自美國。
另有52 名俄羅斯宇航員,11 名日本宇航員,8 名來自加拿大的宇航員,其中包括指揮空間站的Chris Hadfield ,還有5 名或更少來自歐洲航天局的各個成員或訪問國家。目前,該站訪問次數最多的記錄由Yuri Malenchenko和Fyodor Yurchikhin共同保持,兩人都曾五次前往國際空間站。
國際空間站有一名機器人機組成員
如果國際空間站沒有機器人機組成員,它就不會是一艘合適的宇宙飛船。為了實現人們對機器人太空夥伴的幻想,例如中校Data 和“迷失太空”中簡單命名的機器人,美國宇航局約翰遜航天中心(JSC) 的科學家們製作了Robonaut 2作為空間站工作人員的第一個合成成員.
通常稱為R2——Robonaut 2 自2012 年以來一直住在國際空間站上。R2 的視覺系統、傳感器和手在靈巧方面幾乎與人類相同。該機器人能夠代表宇航員完成重複性或危險的任務,讓他們騰出時間去做關鍵工作或防止他們遇到潛在的傷害。
然而,Robonaut 2主要在空間站內用作未來長期太空任務中機器人活動的試驗台。機組人員對Robonaut 能力的了解可能會導致更先進的機器人協助宇航員執行火星任務。
包括太陽能電池板,空間站大約有一個足球場那麼大
國際空間站是迄今為止建造的最大的航天器。如果我們把它放在地上,國際空間站會從一邊到另一邊,從頭到尾延伸到整個足球場。
該空間站長357 英尺,重量接近100 萬磅,為宇航員們提供了足夠的空間來移動並完成他們的目標。隨著BEAM 模塊的擴展,國際空間站擁有一個32,898 立方英尺的巨大內部空間——儘管其中大部分用於存儲設備。儘管如此,宇航員們仍然可以享受許多便利設施。空間站有睡眠區、浴室和健身房,宇航員每天使用兩個小時來避免骨骼和肌肉損失。然而,它最大的特點是可以讓宇航員凝視窗外下方地球的“沖天爐”。
儘管它很大,但空間站可能很快就會變得更大。計劃在未來幾年為空間站增加三個額外的模塊。
它讓一名宇航員在太空中生活了將近兩年
國際空間站的主要目標之一是了解長期停留在太空對人體的影響,因為這些知識是人類能夠前往更遙遠的地方(如火星)的關鍵。為此,人們一次在空間站住幾個月的情況並不少見。
然而,就美國宇航員而言,沒有人比Peggy Whitson在太空度過的時間更長。在她的職業生涯中,她在地球外度過了665 天22 小時22 分鐘。
Whitson於2018 年從NASA 退休,這可能結束了她在太空的時光。然而,她將作為Axiom Mission 2的指揮官乘坐SpaceX 的一艘載人龍飛船返回國際空間站。這將是她的第四次飛行。
其他值得注意的長期任務包括美國宇航局的雙胞胎研究,在此期間,Scott Kelly在國際空間站上呆了一年,而他的兄弟Mark留在地球上。該研究試圖通過使用同卵雙胞胎作為對照來確定太空中一年對人體的影響。
歷時10年,完成數十次任務
美國前總統裡根於1984 年1 月簽署了創建空間站的計劃,目標是在未來10 年內啟動。雖然最終沒有達到這個時間表,但國際空間站最終還是建成了。
第一部分,Zarya 控制艙,於1998 年11 月由Roscosmos 發射,僅在兩週後,NASA 的Unity 艙將在軌道上遇到。在空間站建成之前的未來十年內,額外的模塊和供應交付完成。
總共需要30 多個任務來交付模塊、完成維修並為空間站儲備物資。其中許多任務是使用各種航天飛機完成的——事實上,這就是航天飛機計劃得以維持如此長時間的原因。
該空間站的建設於2009年完成,此時它已全面投入運營。
宇航員的尿液會被回收進行處理最後變成飲用水
當宇航員在太空中時,須隨身攜帶需要的一切。這意味著除了科學儀器、實驗和其他必需品外,宇航員還需要經常運送食物和水。
向空間站發射補給是昂貴的,有時每公斤質量要花費數万或數十萬美元。因此,NASA 和其他航天機構盡其所能限制有效載荷的重量,最終降低燃料成本。
一種有效的方法是減少需要運送到空間站的水量。國際空間站通過使用水回收系統來實現這一點,該系統從人類和實驗室動物身上獲得尿液,以及空氣中的冷凝水,並將其回收成可飲用的水。
這聽起來可能並不誘人,但它基本上與地球上發生的事情相同,只是規模較小。迄今為止,該站的水回收率約為93.5%,但科學家的目標是98%。達到這一里程碑將有助於為未來的火星任務鋪平道路,在這些任務中,補給將更加困難,如果不是不可能的話。作為這項工作的一部分,2021 年向國際空間站交付了一個新的回收系統組件。
國際空間站上的宇航員看不到你,但你可以看到
空間站上的宇航員可以通過沖天爐看到很多東西,包括清晰可見的大型特徵。但是,不可能從大約250 英里以上的地方感知個人。然而,用肉眼看到空間站要容易得多。國際空間站的外部,主要是它的太陽能電池板陣列,在它繞著天空運行時反射了很大一部分陽光。
事實上,國際空間站是如此明亮,以至於它是夜空中第三個最明顯的東西,僅次於月亮和金星。此外,國際空間站的軌道路徑覆蓋了地球上大約90% 的人口中心,這意味著無論你住在哪裡,如果你知道何時何地看,你很有可能有機會看到它。
NASA 的Spot the Station服務以及許多其他網站和應用程序可以跟踪空間站在天空中的運動,甚至會在您所在地區可見時向您發送警報。然後,只要是晴朗的天空,你所要做的就是抬頭看。
國際空間站不斷受到成千上萬件太空垃圾的威脅
據Space 報導,在國際空間站運行的20 多年裡,大約有30 次它有被太空碎片擊中的危險,而且撞擊的危險正在增加。這30 起事件中有3 起僅發生在2020 年。
截至2021 年,美國國防部正在追踪23,000 件太空垃圾,每件大約有4 英寸或更大。這些只是研究人員所知道的。隨著太空垃圾在太空中四處遊蕩,它有可能破裂,使其更難追踪。
美國宇航局估計有50 萬塊大理石大小的碎片,所有碎片都以與空間站大致相當的速度巡航。即使是移動得如此之快的小物體也會損壞航天器,當依靠飛船來維持生命時,這在客觀上是很糟糕的。
在大多數情況下,跟踪工作正常,國際空間站已經能夠避免重大碰撞。然而,在2021年,不可避免的事情發生了。一小塊碎片撞擊了車站外部的機械臂CanadaArm2。雖然機械臂仍然可以工作,但撞擊確實導致其被砸出小洞。太空機構正在研究潛在的解決方案,例如ELSA-d 衛星,以清理太空垃圾造成的混亂。
國際空間站將至少運行到2030年它可能會找到一個“鄰居”
2022 年1 月31 日,NASA 確認國際空間站的運行時間已延長至2030 年。在那之後,該空間站的未來還不明朗。由於老化的技術現在超出了其最初的任務設計,俄羅斯航天局已表示希望退出空間站。這可能最早在2025 年發生。
即使俄羅斯航天局確實離開了國際空間站,他們也不會完全退出空間站“遊戲”。一個名為俄羅斯軌道服務站(ROSS) 的新空間站的計劃正在進行中。
此外,美國宇航局正在與商業夥伴合作,在近地軌道上建立更多的空間站,其中一些空間站可能成為人們一直在等待的著名太空酒店。無論發生什麼,國際空間站的遺產都是安全的,在軌和國外空間探索的未來是光明的。