科普丨天空实验室,美国空间探索的先锋之躯

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1973年5月14日，美国发射了其第一个空间站——天空实验室，用于太空探索与研究。天空实验室是利用阿波罗登月计划的剩余部件建造的，1973~1979年间，天空实验室在地球轨道上运行了6年时间，它是美国空间站技术的先驱，也为人类载人航天事业的发展作出了重要贡献。

遨游在太空的天空实验室

身躯庞大，豪华的天空实验室


天空实验室是20世纪70年代世界上质量最大的空间站，总重量约82吨，全长36米，最大直径6.7米。和同年苏联发射的18.5吨重的礼炮2号空间站相比，天空实验室简直堪称豪宅，由轨道舱、过渡舱、多功能对接舱和阿波罗天文望远镜等部分组成。



天空实验室结构示意图

01轨道舱
天空实验室的主体，由土星5号运载火箭的第三级箭体改装而成，分为上、下两层，上层为工作区，下层为生活区，包含厨房、洗浴设施、厕所、运动器材和许多科学实验设备。

02过渡舱
航天员穿上航天服通过过渡舱隔离过渡，出舱实施太空行走。

03多功能对接舱
位于过渡舱前端，有两个供阿波罗飞船对接用的舱口，可同时停靠两艘飞船。

04阿波罗天文望远镜
主要用来观测太阳活动和拍摄太阳的照片，望远镜配置了用于获取额外电能的四个可展开太阳能帆板阵列。

命运多舛，坎坷而光荣的一生天空实验室诞生后命运多舛，其一生坎坷而光荣。它起飞约65秒便遭遇意外，其微流星防护板和一侧的太阳电池阵被意外出现的高速气流冲掉，防护板遮阳功能的缺失致使舱内温度飙升至55℃左右，无法正常工作；另一侧太阳电池阵被防护罩的碎片缠住，致使入轨后无法展开而严重缺电。


天空实验室发射升空1973年5月25日，为了拯救天空实验室，阿波罗飞船搭载3名航天员与其对接，航天员用一顶遮阳帆遮蔽阳光，并修复了另一侧卡涩的电池板，最终使空间站“起死回生”。这次任务也是人类首次到舱外空间进行作业活动。随后三名航天员在天空实验室内生活了28天，在这段时间内他们进行了对地观测、生物医学等实验。



天空实验室维修前后对比图1973年7月28日，第二批3名航天员乘阿波罗飞船与天空实验室对接，他们更换了遮阳伞，并在太空生活了59天。同年11月16日，第三批3名航天员乘阿波罗飞船奔赴天空实验室，在空间站上生活了84天。



天空实验室与阿波罗飞船组合体1974年2月第三批航天员返回地球后，天空实验室转入无人在轨运行状态，静待美国国家航空航天局当时正在研发的所谓“低成本”可复用的航天飞机首飞，并与天空实验室对接，再由航天飞机进行进一步的轨道抬升。



天空实验室在宇宙中徜徉然而“天有不测风云”，由于太阳活动周期的变动，大家都低估了太阳黑子的活动程度。从1978年2月起，太阳黑子活动骤然增加，使地球大气温度升高。大气层膨胀增加了天空实验室所受的气动阻力，导致它速度减小并不断发生轨道衰减。而当时的美国国家航空航天局由于正处于阿波罗计划结束后、航天飞机服役前的“青黄不接”时期，无力拯救天空实验室，只能眼睁睁地看着它于1979年7月11日提前再入大气层，化为一道华丽的火光划过天空，最终坠入茫茫大海。


航天员最后一次造访天空实验室时拍摄的照片成绩斐然，空间探索的先驱天空实验室是美国第一个也是最后一个独立空间站，在服役期间进行了200多项科学实验，包括多种生理、物理、辐射防护实验等，甚至还包括失重环境下的蜘蛛结网实验和材料制造实验。


天空实验室计划logo天空实验室运行期间的科学发现大幅推动了人类对于太阳活动的认识，为更准确地预报空间天气的变化提供了理论依据。通过分析白光日冕仪数据，科学家们发现与行星际激波对应的日冕瞬变现象——日冕物质抛射，作为影响地球空间天气状况最显著的现象之一，日冕物质抛射的产生、传播和它对地球的影响至今依然是相关研究的热门领域。

天空实验室拍摄的冕洞图像尽管天空实验室最终也因为异常的太阳活动而提前陨落，但依旧为美国积累了大量空间站设计和运行的经验，并推动了后续的国际空间站计划。

天空实验室拍摄的太阳照片

空间实验室虽然已经远去

人类探索星空的脚步依然继续

世界载人航天不断取得新的成就

如今

空间站天和核心舱已成功发射

中国空间站在轨组装建造全面展开

未来

中国载人航天还将继续续写辉煌

为人类探索宇宙作出更大贡献

文章参考《遨游天空》、航天爱好者公众号

编辑/方超

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