人類歷代太空站介紹 @ 小比爾的部落格

1971年蘇聯使用質子號火箭成功運載Salyut-1至傾斜角度51.6度的低地軌道上，成為第一個發射太空站的國家，從此人類的科學研究推向新的層次也證實人類可以長期間在太空中活動與進行在微重力、真空、豐富太陽能與太空射線環境下的實驗；之後蘇聯又成功發射三個科學研究用太空站(Salyut-4、6、7)與三個軍事偵察太空站(又稱金剛石，Salyut-2、3、5)。Salyut計畫的太空站每個約19公噸左右，內部空間約90立方公尺；每個太空站外型相差不大但因太陽能電池陣列布置、有無氣閘(airlock)與太空船對接口數目等而稍有不同，其中Salyut-6、7還對應新開發的TKS大型太空船。另一方面一向喜歡爭奪龍頭寶座的亞美利加在1973年也使用阿波羅計畫裡運載有人登月太空船的超重量級火箭"土星五號"發射重達78噸Skylab(天空實驗室)到低地軌道上，Skylab最大成員數為3人，任務結束於1974年。

亞美利加78公噸重Skylab是單一艙室太空站中最大的一個，外型上的特徵為對接部上方安裝一具天文望遠鏡(進行多光譜太陽觀測)，Skylab也有氣閘(airlock)供太空人出艙活動，與其對接的是阿波羅號有人太空船；其他部分還有主要是可居住空間的軌道工作室(workshop)、太空站後部包括一個大型廢物箱與變動軌道用的燃料箱與散熱器。

skylab是單一艙室太空站中最巨大的，其內部空間比起國際太空站最大艙室還寬廣。

1986年蘇聯開始把之前Salyut計畫所開發的技術用於130公噸Mir(和平號太空站)的建造，蘇聯/俄羅斯傾全力打造的和平號太空站，有3個艙室是在蘇聯瓦解後完成，2001年俄羅斯結束Mir的任務重返地球。Mir的核心艙前端有一顆節點對應五個APAS-89的被動部位對接口以供其他太空艙室對接，其對接過程是新艙室與核心艙水平對接後再以機械臂轉動90度到各方位，而核心艙後端也有一APAS-89被動部位對接口，所以Mir總共組裝6個艙室，另外還有二個對接口供太空船對接使用。

亞美利加在1980年代就計畫著與其盟邦日本、歐洲(約10國組成)與加拿大來合作建造國際太空站，隨著1991年冷戰結束又邀請之前競爭對手俄羅斯加入，從1998年俄羅斯的星辰號Zvezda成為第一個模組以來，至今ISS重量已接近500公噸，大小相當於足球場。其中亞美利加、俄羅斯、日本與歐洲具有獨自太空艙室而加拿大負責建造大型機械臂。ISS不只規模空前，外型上巨大桁架(Truss；骨架的意思 )與大型機械臂使其與之前太空站外觀大不相同，Truss上可安裝各種非加壓暴露實驗裝置、散熱版與太陽能電池陣列等；大型機械臂"Canadarm2"可進行結合體積更大、內部更寬廣的太空艙室、實驗儀器與各種設備。巨大桁架與機械臂組裝艙室都需依靠『太空梭』才可以達成，也可說是沒有太空梭，國際太空站將不是現在這種模樣。另外俄羅斯每年發射10次以上的聯盟/進步號太空船讓太空人定期與頻繁往返太空站與物資補充也功不可沒。歐洲的ESA與日本JAXA也因國際太空站各自開發大型無人太空船『ATV』與『HTV』來進行物資與實驗設備、艙外裝置等的運補。而ISS最大的組裝功臣『太空梭』於2011年退役後，NASA當局也支援兩家民間太空公司開發新型太空船『飛龍號』與『天鵝號』來接替太空梭的任務。

跟ISS相關的各國太空中心

Truss structure與加拿大機械臂

ISS另一特色是同時具有新開發的大尺寸"共同結合機構(CBM)"與發展歷史較早經過演變的小開口的俄國"hybrid docking system"兩種對接裝置，這兩種對接裝置透過PMA來連結。下圖左邊為寧靜號、中間為美國的團結號節點艙(接合PMA、Truss、使用共同結合機構的艙室等 )、右邊為EVA用的尋求號氣密艙、下方則為美國命運號實驗艙。

下圖為連結美俄對接口的"加壓連接適配器(PMA)"，可看出"對接口大小的不同"，CBM大小是1.3*1.3m^2 、APAS則是0.8m直徑。

Salyut-6在軌道上時間達到1764天(1977年~1982年)，重量大小與salyut-1相近但太陽能電池陣列的布置不同且只有3面，但有2個對接口可供聯合、進步號或TKS大型太空船對接，也裝設air lock讓太空人進行出艙活動，成員最多有3人。

下圖左邊是TKS太空船，中間是Salyut-7太空站，右邊是聯合號太空船，Salyut-7從1982年使用到1991年。

Salyut計畫裡的大型運貨太空船TKS是前蘇聯時代的運貨太空船，重量與當今日本HTV相當，專門用於運補實驗設備到Salyut-6與7，一共發射4次。

亞美利加第一個太空站---skylab，是最大型的單一艙室太空站。

ISS的組成外型具有巨大桁架結構(Truss structure；骨架的意思 )而與之前的太空站有極大不同，Truss structure上可安裝各種非加壓暴露實驗裝置、散熱版與太陽能電池陣列；另外ISS上也安裝一具大型的"加拿大機械臂"，如此可組裝體積更大內部更寬廣的太空艙室。而這都需要依靠太空梭才可以達成，下圖左邊是亞美利加的太空梭右邊是蘇維埃的太空梭暴風雪號，兩者都是低地軌道發射能力超過100公噸的超重量級狠腳色。

國際太空站對應的各國太空船，由上到下分別為日本的HTV、歐洲的ATV、俄羅斯聯合/進步號與亞美利加的太空梭飛龍號天鵝號。太空梭在2011年已退役，使得目前載人與運送大型艙內加壓/艙外暴露實驗設備的重責大任分別交給俄羅斯聯合號與日本HTV。值得一提的是日本是當今俄羅斯與美國之外獨自開發會合對接的國家，亞美利加的飛龍號與天鵝號接皆採用日本HTV的會合對接方式(天鵝號會使用到筑波的HTV控制管制室)，部分或全部採用安裝在日本希望號太空實驗室外部的偵測與通訊裝置來會合對接(支那的神舟太空船與亞美利加的太空梭採用前蘇聯的APAS-89)，使得其對接口大小是俄國對接裝置的三倍大足以讓大型艙內實驗設備通過。(下表資料有誤，飛龍號與天鵝號分別在2012年與13年才進行與國際太空站的第一次會合對接任務。)

日本希望號太空實驗室上的偵測與通訊裝置負責導引HTV、飛龍號與天鵝號的對接任務。

ISS上亞美利加NASA、日本JAXA與歐洲ESA的各艙室外部皆有此種抓固器，以利機械臂捕捉、移動與組裝。

加拿大機械臂2的末端(這只是其中一種用途的模樣)。

"Common berthing mechanism 共同結合機構" 具有1.3*1.3m^2的正方形對接口是俄國對接口三倍大，足以讓大型艙內實驗設備通過；ISS上的亞美利加、日本與歐洲的艙室都使用"共同結合機構"來對接，日本HTV太空船白鸛號是首個採用共同結合機構對接的太空船，HTV會合對接驗證成功後，亞美利加的飛龍號與天鵝號也部分或全部採用HTV的會合對接設備。