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日本與國際空間站的關系是怎樣的?

日本政府在1989年公布的宇宙開發大綱中明確了航天活動的基本方向,即掌握具有國際水平的應用衛星和運載火箭制造技術,通過國際合作掌握載人航天的基本技術,為實現日本獨立開展載人航天的長遠目標奠定技術基礎,而在先進的天地往返運輸系統、軌道工廠、軌道間運輸系統等方面僅開展基礎研究和預先研究。

因此,在2000年之前日本僅把H-2運載火箭和參加國際空間站的日本試驗艙列入型號研制,而用H-2火箭發射的“希望”號不載人小型航天飛機僅開展關鍵技術研究。

日本也參加了國際空間站的主要任務。不能否認日本近些年來在航天技術領域也取得了不小的進展,因此他們有能力參加國際空間站的活動,負責為空間站提供1個試驗艙。說是1個試驗艙,實際上也是很復雜的,它是1個對接在國際空間站上的多用途實驗室。

整個試驗艙主要由1個壓力艙、1個試驗後勤艙和1個暴露在空間的裝置三大部分組成,總長度有18米,橫向寬10米,總重有18噸,可以想象也是壹個龐然大物了。

壓力艙是個圓形體,最大直徑4米,長度10米,它是壹個密封艙,內部具備供宇航員居住生活的條件;在壓力艙的前端有對接機構,可以與空間站進行對接;這個艙的主要用途也是進行空間環境下的材料科學試驗研究和有關的生命科學試驗研究。

在壓力艙的上下面各有壹個突出的圓形物,這就是試驗後勤艙,直徑也是4米。這個艙顧名思義是實現後勤保障的,在艙內既可以儲存試驗裝置也可以儲存需用的各種氣體如氧氣、氮氣等以及液體如水和燃料等,它們分別放在不同的容器裏,壹旦用完了還可以由其他的飛行器帶上去補充,有點像飛機的空中加油。試驗後勤艙還有壹個特殊的使命,就是在緊急的情況下可以作為軌道應急救生裝置。

在壓力艙的後面連接的就是暴露在空間的裝置,在它上面裝有各種儀器,可以進行天文研究觀測以及對地球的觀測,還裝有需要暴露在空間的科學探測儀器設備,可進行空間粒子、宇宙射線等的探測研究。在壓力艙的端面有壹個像螳螂的長臂壹樣的設備,這是機械手,可以用它來操作暴露裝置的儀器設備。

日本從1987年開始進行航天飛機關鍵技術研究,1993年政府批準了“H-2軌道飛機驗證飛行器”計劃。該飛行器重8噸,研制費14億美元。日本不載人航天飛機計劃於2008~2010年發射,研制費35~38億美元。1994年H-2火箭發射後,日本立即著手改進H-2火箭,改進後能將15~20噸有效載荷發射到近地軌道。日本在決策載人航天時,壹開始就根據國情國力,不把規模搞得過大,而且十分重視技術跟蹤和關鍵技術研究,特別是在研制程序和投資策略上科學安排,不但有利於技術力量的充分利用,而且還避免了H-2火箭、日本試驗艙和“希望”號航天飛機等投資大項目同時進入投資高峰,有條不紊地確保載人航天順利發展。為了對日本試驗艙的可行性和可靠性進行驗證,1995年3月日本用H-2火箭發射了多用途可回收的空間飛行裝置。該平臺重360千克,由8個艙組成,全部采用模塊化設計,能完成日本試驗艙的地球觀測、大氣物理和天文研究、材料加工、生命科學試驗等多項試驗驗證,1996年1月用“奮進”號航天飛機回收。

1995年3月18日,隨著H-2火箭的第三次成功發射,日本潛心研究多年的“空間飛行平臺”開始遨遊太空。該飛行平臺是日本第壹個小型多用途空間平臺,由日本太空開發總署、國際貿易工業部和宇宙科學研究所***同研制,研制工作從1987年開始,開發研制經費高達418億日元。

該空間站主體呈八棱柱形,直徑約4.46米,高2.8米,發射時重4噸,回收時重3.2噸,兩個太陽能電池帆板長度均為9.6米,輸出功率可達3千瓦。整個平臺采用模塊化設計,***分8個艙,其中2個艙裝載電池和計算機,其余均搭載試驗設備,有效載荷占1.2噸以上。它運行在500千米高的軌道上,主要用於從事天文、大氣物理觀測(包括紅外、光學、X射線和γ射線等多種手段觀測)及小型材料和生命科學試驗。它在太空運行幾個月後,降低軌道至315千米高度與航天飛機會合。1995年12月由美國“奮進”號航天飛機將其回收。這個空間站飛行的有效載荷是未來“阿爾法”國際空間站日本試驗艙的模型。另壹與國際空間站相關的試驗是平臺上搭載壹項由144塊太陽能電池片串聯形成的太陽能電池陣試驗,它能獲得250伏特以上的高壓電流。

此試驗目的是驗證空間等離子體對高壓電池電路的影響。平臺上還搭載了壹臺小型紅外望遠鏡。該望遠鏡口徑為15厘米,鏡內載有4套紅外觀測儀器,可覆蓋1~1000微米的紅外波段,這些儀器均浸在零下271℃的液氦中,以確保它們能為測得宇宙起源等奧秘提供線索。另外,平臺上還有壹項二維太陽能電池陣展開試驗。該陣呈六邊形,邊長6.5米,由可自動伸展的桁架支撐。此試驗是為了開發高效、高可靠性、展開式大型太陽能電池帆板。在“空間飛行平臺”上搭載的還有壹項采用肼做燃料的等離子推進器試驗。該推進器將用於星際飛行的航天器。此次,“空間飛行平臺”上的材料試驗搭載了3臺材料處理裝置,可以加工包括先進半導體材料在內的多種材料樣品。引人註目的是“空間飛行平臺”上也帶有蠑螈產卵和發育試驗。這些嶸螈上天前已受孕,並全處在冬眠狀態,上天後蘇醒,而後在激素作用下產下受精卵,這項試驗可以獲得生命科學的寶貴信息。

知識點

國際空間站業余無線電通訊計劃

國際空間站業余無線電通訊計劃是由美國業余無線電聯盟、國際業余衛星公司、美國宇航局等***同組織和發起的壹項活動,和太空微重力實驗計劃壹樣,是美國宇航局面向青少年的科技教育項目之壹。這個計劃給學生們提供壹個利用業余無線電和國際空間站宇航員直接交流的興奮體驗。教師、家長和社會將看到業余無線電將如何激發青少年對科學、技術和知識的追求。

和國際空間站宇航員對話是壹種獨特的教育體驗,美國聯邦通訊委員會支持國際空間站業余無線電通訊計劃。借助業余無線技術的幫助,美國國家宇航局希望給世界範圍內的青少年提供機會。國際業余衛星公司的誌願者提供技術上操作,指導學校通訊計劃。美國業余無線電聯盟提供空間站業余無線電的信息,美國業余無線電聯盟和美國宇航局總部編制和分配國際空間站業余電臺的課程計劃並向老師們提供資源,向成百上千的業余無線電操作者,包括在約翰遜太空中心、戈達德太空飛行中心和馬歇爾太空飛行中心的美國航天中心的業余無線電俱樂部的幕後工作,提供技術和知識的保障,使這項教育體驗成為可能。

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