国际空间站，一段故事从头说

编者按：关于“和平号”和国际空间站的报道近来频繁见诸于各种媒体。这之中，进展有之；延误亦有之。起起伏伏之间，有关空间站的种种引起了越来越多的关注。为此，本版特约中国空间技术研究院的庞之浩同志写就一组稿件，较系统地介绍空间站技术的过去、现在和未来。因篇幅较长，我们将分三次刊出。

今年5月31日，美国航宇局（NASA）官员宣布，经16个参与国代表商议决定，人类航天史上最大的工程项目——国际空间站（ISS）发射时间再次推迟，其首座太空舱——多功能货舱（FGB）入轨时间由原定的6月30日推迟到今年11月20日，其他舱段的升空时间也做相应的调整。

此举在国际航天界乃至全球产生较大反响，因为这一迄今人类历史上规模最大的国际科技合作计划已多次推迟和修改，所以现在又一次重新敲定国际空间站入轨时间，不能不使众人为它的前程担心。有人不禁要问：国际空间站还有“戏”吗？其发射时间还有“谱”吗？

人造卫星的上天，标志着航天时代的开始；载人飞船的升空，为人类探索太空开辟了崭新的途径。然而，在实践中航天科技人员发现，载人飞船实际上只是一种能乘人的人造卫星。它内部空间狭窄，很难放开手脚开展大型科学实验活动；而且所载的活动用品很有限，所以人在太空不能呆很长时间。为此，许多专家冥思苦索，最后终于研究出一种较为理想且切实可行的方案，即发射由轨道工作舱、压力生活舱、后勤服务舱、专用设备舱、气闸舱、对接舱和太阳电池板等组成的大型空间结构物。它如同一艘不落的航天母舰，可供多名航天员巡访、长期居住和工作。人们

把这种航天器定名为空间站。

空间站的构想在60年代一经提出，就引起当时美苏两个航天大国的极大兴趣，因为他们均希望通过建立空间站来控制太空，从而控制地球；利用空间站能长期载人的优势可进一步研究地球环境和宇宙空间，并开发太阳系；通过空间站可实现空间工业化生产，获取许多地球上很难或根本无法得到的产品；在其上能充分发挥航天员观察、判断等高超的主观能动性，组装和维修各类航天器；它可作为中转站把航天员送到外星上；它是理想的军事观察站和指挥所及武器试

验场……

因此，美苏曾在空间站领域展开过激烈竞争。由于在空间站发展模式上，美苏采取了不同的战略方针，所以后来出现了差异甚大的不同结果。前苏联／俄罗斯把发展空间站作为一项国策，采取了积极稳妥、循序渐进的方式，最大限度地利用了成熟技术，现已发射了8个空间站，目前唯一在轨运行的和平号空间站就是俄罗斯的。美国则采取争先跳跃式，由于过多注重先进性而缺乏连续性和继承性，所以至今只发射了1个空间站。

作为世界上最大的发达国家，美国对其在空间站方面落后是不甘心的。他们认为应搞一个世界最先进的空间站。于是，1984年里根总统正式批准了建造永久性空间站计划，它将于本世纪末建成，代表了当代空间站发展的最高水平。此后，该计划因经费、技术和政局等多方面原因而多次修改，一直拖到了现在。

从1971年4月19日前苏联成功发射了世界第一个空间站礼炮－1到现在，美苏共把9个空间站送上太空，目前还正在建造国际空间站。从总体结构上讲，它们可分为单模块空间站和多模块组合式空间站两大类，前者是指用运载火箭一次就能送入太空轨道运行的空间站，后者是指由多次运送入轨的空间站单元或组合件组装而成，即有多个舱段式

模块在轨道上组装而成的空间站。

单模块或称单一式空间站具有所用硬件少、技术简单、不需航天员出舱等优点，因而早期的空间站都采用这类构型，它包括前苏联的礼炮－1～7和美国的“天空实验室”。其缺点是太死板，不能扩展，因而容积小，效率低，影响许多科学实验的进行，也很难长期载人航天。

这种空间站发展了两代。1971～1977年升空的礼炮－1～5和“天空实验室”为第一代，具有试验性质，寿命都不长。其主要特征是站上仅有一个对接口，每次只能接纳一般客货两用飞船（运送往返人员和少量物品），因而站上的科研仪器和主要物品均是在发射前就装入了空间站内，很难补给，这就限制了载人航天的时间和空间站寿命。但这一代空间站解决了许多有关的重大科技问题，例如，证实了在太空也和在地上一样，有必要把住房、工作场所与交通工具等按各自的特点分别建造，这样才能解决互相间的束缚，获得新的活力；人在太空的人造环境中呆上若干天，可用轮换航天员的办法使空间的住房和工作场所的利用率大为提高；空间站即使是短暂性的，也比其他航天器有较大进步。

前苏联礼炮－6、7是第二代模块空间站，它们分别于1977、1982年入轨，属于实用型。其主要特点是有两个对接口，可同时接纳两艘运输飞船，即能用载人飞船送人，用货运飞船送补给品及设备，从而延长了空间站的寿命和航天员在轨时间。在第一代空间站中，寿命最长的礼炮－4工作了两年多，而第二代空间站中的礼炮－6、7分别运行了5年和9年。所以，第二代空间站又叫长寿命空间站。

多模块组合空间站也分两代。第一代采用积木式构型，由多个舱段在轨道上对接而成，类似家具中的组合柜，这种空间站只发射过一个，即目前在轨运行的俄罗斯和平号。这种空间站由一个有多个对接口的核心舱和对接在上面的多个模块式舱段组成。具体到和平号空间站就是，由一个含有6个对接口的核心舱与量子－1、2、晶体舱、光谱舱和自然舱及联盟－TM载人飞船、进步－M货运飞船组成，质量达116．5吨。其中晶体舱还能对接美国航天飞机，使总质量达223吨。这种空间站扩展灵活，能像一个多居室住宅有单独的“卧室”、“书房”和“实验室”，因而既舒适，工作效率又高，寿命可达10多年，被认为是永久性空间站。俄美航天员在和平号上分别创造了439天和188天的男、女连续载人航天世界纪录。其主要不是对接上的各舱段都需装有姿控、电源等系统，而是太阳能电池板很难安排，易相互遮掩，影响电力的产生。

定于今年11月开始在轨建造的国际空间站是第二代多模块组合空间站。它采用桁架挂舱式构型，即以长达数十米或数百米的组装式或展开式桁架为基本结构，将多个舱段和设备安装在桁架上。其中桁架就像“空中阁楼”的大梁一样是“主心骨”。这种空间站的优越性是灵活性更强，可根据需要组成各种不同的形状；安装在桁架上的各舱段、设备、太阳能电池板拆卸、修理和更换很方便；各舱段无需自装太阳能电池板，采用集中供电和使用统一的控制系统，因而有利于提高空间站的工作效率；其结构不像舱段式那样紧凑，有效载荷大，能方便地从对接口出入，桁架间的宽阔空间可安装多种观测仪器和增设太阳能电池板……

然而，世界上的事情没有十全十美的，桁架挂舱式空间站也不例外。其缺点是规模大，技术复杂，费用太高，尤其是需要航天员多次出舱进行组装工作，因此有一定风险。所以，从1984年至1994年，国际空间站方案也一变再变。目前的方案实质上是一个既采用了积木式构型，又采用了桁架挂舱式构型的“混血儿”。这样可充分利用已成熟的技术，大大减少建造难度和费用。