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空间站|如何设计一个空间站？( 二 )


这些承包商在1983年初向NASA报告了他们的设计 。 尽管每个空间站的概念都独一无二 ， 但它们也都由一些共同的设计元素组合而成 ， 以满足NASA的要求 。 首先 ， 每个空间站的设计一次最多能容纳12名宇航员 ， 相比NASA的阿波罗时代太空基地设想 ， 这堪称是大规模的缩减 。 大多数提交的设计还设想空间站作为一个“太空船坞”或“太空港湾” ， 将有能力修理在轨道上的航天器和卫星 。
但最值得注意的是 ， 这些公司提交的每一种空间站设计都是模块化的 。 换句话说 ， 它们将一块一块地组装而成 ， 从一个小内核成长为一个庞大的轨道复合体 。 这是一个既实用又必要的特性 。 航天飞机一次只能将空间站相对较小的部分送入轨道 ， 意味着无论选择哪一种空间站设计 ， 都必须在太空中建造 。 当然 ， 这也意味着空间站可以在完工前投入使用 。 考虑到大多数设计都预期数年才能完成 ， 这是一个十分重要的考量 。
1984年 ， 大约在承包商提交设计一年后 ， 美国总统罗纳德·里根在他的国情咨文中正式指示NASA建造一个空间站 。 后来他将这个空间站命名为“自由号”（Freedom） ， 并视其为发展强大太空经济的捷径 。 “我们可以追随梦想前往遥远的星球 ， 在太空中生活和工作 ， 获得和平的经济和科学成果 ， ”里根告诉美国人 ， “就像海洋为快帆船和美国商人打开了一个新世界一样 ， 太空在今天拥有巨大的商业潜力 。 ”
空间站|如何设计一个空间站？
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这个新设计俗称“电力塔”（Power Tower） ， 由5个模块组成——2个实验室、1个后勤中心和2个船员舱——集中在一个120米长的桁架末端 。
里根的国情咨文标志着NASA建立空间站的勃勃雄心进入了一个动荡时期 。 在1984年到1993年之间 ， 为了平衡预算和工程优先权 ， 自由号的官方设计经历了七次重大修改 。 在总统的指令下达后的几个月里 ， NASA就有了空间站的基本设计 ， 但与承包商一年前提出的设计完全不一样 。 这个新设计俗称“电力塔”（Power Tower） ， 由5个模块组成——2个实验室、1个后勤中心和2个船员舱——集中在一个120米长的桁架末端 。 模块位于桁架的底部（也就是说 ， 它们离地球最近） ， 在桁架结构的另一端则是一个太阳能(000591,股吧)电池阵列和若干天线 。
“电力塔”的钟摆式设计旨在同时提供地球、太阳和太空的景观 。 这将有助于开展科学实验 ， 并减少维持空间站稳定轨道所需的推进器点火次数 。 但随着设计的发展 ， 电力塔的概念遭到了想要将空间站用于其他领域研究的科学家的抨击 。 他们认为 ， 居住舱应该位于空间站的重心位置 ， 而不是底部 ， 以限制空间站的移动 。 “电力塔有严重的结构问题 ， ”大卫·尼克松说 ， “由于振荡和振动 ， 将实验室模块放在结构底部可能是最糟糕的 。 ”最重要的是 ， 空间站的设计反映了用户的需求 ， 而用户需要将空间站的移动减少到最低限度 。 这就意味着NASA不得不从头开始 。
1987年 ， NASA发布了自由号空间站的新设计 ， 即“修订基准构型”（Revised Baseline Configuration） 。 在这个设计中 ， 我们可以看到国际空间站的雏形 。 这一次 ， 模块都集中在一个长桁架的中心 ， 其两侧是一排排的太阳能电池板 。 这些模块也得到了国际支持 ， 欧洲和日本提供了实验室部件 ， 加拿大提供了一个航天器维修中心 。
空间站|如何设计一个空间站？
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“双龙骨”的设计概念也是基于一个长水平轴 ， 但它在中心有一个大型矩形结构——双龙骨——可以容纳航天飞机的对接口和其他后勤模块 。
修订基准构型实际上是NASA自1985年开始探索的“双龙骨”（Dual Keel）设计的一个折衷方案 。 尽管这个设计概念也是基于一个长水平轴 ， 但它在中心有一个大型矩形结构——双龙骨——可以容纳航天飞机的对接口和其他后勤模块 。 但据估计 ， 这种设计的成本几乎是NASA最初预计的空间站成本的两倍 。 因此 ， 双龙骨设计被放弃 ， 改用更便宜的修订基准构型 ， 但还可以选择在以后添加双龙骨 。


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