全国青少年载人航天科技知识竞赛
知识点及相关问题资料
1、什么是空间站？
空间站，也称为轨道站或太空站，是一种能长期在地球低轨道上运行的大型载人航天器，航天员可以长期在上面生活和工作，这种大型航天器能在轨道上与飞船或航天飞机对接，由飞船或航天飞机为它运送人员和物资；空间站与飞船或航天飞机的主要区别是它没有主推进系统和着陆设备，因此它不能在轨道上作机动飞行和返回着陆。
根据不同国家和不同的历史阶段，发展空间站有不同的动机和目的。一般讲一个国家发展空间站主要有四个目的：第一是政治目的，即为了显示国家的综合实力，或者是为了在政治上“压倒”对方，在载人航天领域取得领导地位，上世纪冷战时期，这是美苏发展空间站的主要目的；第二是科技目的，即将空间站作为建在太空的科学实验室，在上面进行各种科学研究和实验；第三是经济目的，利用空间站进行太空生产，或者发展太空旅游；第四是军事目的，将空间站作为建在太空的“军事堡垒”。
2、空间站的类型？
按用途分，空间站可分为民用和军用两种类型：民用空间站如前苏联的和平号空间站和美国的国际空间站；军用空间站如前苏联的礼炮2，礼炮3和礼炮5号空间站以及美国空军曾经计划研制的“载人轨道实验室”。另外按发射方式划分，还可分为整体式和模块式两种。早期的空间站都是整体式，如美国的“天空实验室”和前苏联的礼炮号，它们都是在地上组装好，并装上各种生活用品和实验仪器，然后整体发射上去，航天员则乘坐载人飞船上去访问；后来由于技术的改进，采用模块式建造，即先发射一个核心舱，然后将不同用途的舱室一个接一个发射上去，在轨道上组装起来，形成一个整体，如前苏联的和平号空间站和现在的国际空间站。
3、迄今为止在太空一共发射或建造过多少空间站？
到目前为止美国和苏联/俄罗斯一共发射或建造过4种类型的空间站，共10艘，其中包括前苏联在1971-1986年间发射的7艘礼炮号空间站，它们是礼炮1号至7号，不过礼炮1号对接失败，礼炮2号发射失败，礼炮3号对接失败，除了礼炮4号，其余的礼炮5、6、7号都曾发生过一次对接失败。此外美国于1973 – 1974年间发射的“天空实验室”；前苏联和俄罗斯于1986 –
 1999年间建造的和平号空间站，以及至今还在轨道上运行的国际空间站。
4、谁最早提出建造空间站的设想？
有关空间站的设想最早是由俄国的康斯坦·齐奥尔科夫斯基和德国的赫尔曼·奥伯特分别提出来的。1895年，齐奥尔科夫斯基在一本科幻小说中首次提出建造空间站的设想，1903年他提出在空间站上要安装人工重力设备，并提出建造太空温室，以便人类能长期在空间站上生活和工作。1923年奥伯特首次使用“空间站”这个词，并认为这是人类飞往月球和火星的起始站。1929年渃尔丹在一本名为《太空旅行问题》的书中提出建造大车轮形空间站的设想，这种空间站直径为30米，在地球同步轨道上运行。1950年，冯·布劳恩进一步发展了车轮形空间站的设想，车轮的直接扩大到76米，由可重复使用并带有机翼的航天器为其运输人员和物资。这种空间站可作为地球观察站、太空科学实验室和飞往月球和火星的“跳板”。1959年，美国宇航局计划在月球旅行前建造一个空间站，同年美国众议院太空委员会决定在水星计划完成后即开始建造第一个空间站。1969年11号的两名航天员成功登月，宇航局立即决定要在1975年建造一个能承载100人的大型永久性空间站。不过宇航局的这些空间站计划都是纸上谈兵，而前苏联在与美国的登月竞赛中失败后，专心致志发展空间站，在上世纪70年
代先后发射了7个礼炮号空间站，80年代又建造了大型空间站 – “和平”号。直到1997年国际空间站开始在太空组装，美国发展空间站的梦想才变成现实。
5、一个大型空间站由哪些系统组成？
一个大型空间站至少由十大系统组成：（1）结构系统；（2）电力系统；（3）热控系统；（4）姿态测定与控制系统；（5）轨道导航和推进系统；（6）自动化和机器人系统；（7）计算与通信系统；（8）环境控制与生命保障系统；（9）航天员居住系统；（10）人员和物资运输系统。
6、我国是否也要发展空间站？
2010年10月27日，中国载人航天工程新闻发言人表示，我国载人空间站工程已正式启动实施，2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级空间实验室。我国载人空间站工程分为空间实验室和空间站两个阶段实施。2016年前，研制并发射空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用；2020年前后，研制并发射核心舱和实验舱，在轨组装成载人空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近
地空间长期载人飞行技术，并开展较大规模的空间应用。我国载人空间站工程建设，将充分继承载人航天工程前期成果，继续使用已有的神舟飞船、长征二号Ｆ运载火箭、发射场和着陆场。载人空间站建成后，将全面实现我国载人航天“三步走”发展战略，进一步推动我国载人航天技术向更高水平发展，为推动国家科技进步和创新发展、提升综合国力、提高民族威望做出重要贡献。
7、我国空间实验室的主要任务是什么？
空间实验室系统的主要任务有：（1）进一步掌握飞行器空间交会对接技术；（2）突破航天员中期驻留、飞行器长期在轨自主飞行、再生式生保和货运飞船补加等关键技术；（3）验证天地往返运输飞船的性能和功能；（4）进行一定规模的空间应用。中国空间技术研究院研制的“天宫”二号空间实验室将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。“天宫”三号空间实验室将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。
目前我国正在研制的空间实验室采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前
锥段、柱段和后锥段组成，密封舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存条件，可用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
8、空间实验室有什么关键技术？
空间实验室阶段关键要突破飞船空间交会对接技术。空间交会对接技术难度很大，在对接过程中，如果计算不准，就可能发生飞船相撞事故。因此，需要进行大量试验才能掌握这一技术。
两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上，通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统称为交会对接系统。
交会对接系统通常包括跟踪测量系统、姿态与轨道控制系统、对接机构系统等。两个航天器在太空进行对接，其初始条件是两者保持对接机构的同轴接近方式和确定的纵向速度，以及
在其他线坐标和角坐标上的速度为零。但两个航天器之间的实际相对运动参数总是有偏差的。一般情况下，两个航天器之间的相对位置及其平动速度通常是靠主动航天器轨道控制系统和两个航天器的姿态控制系统来维持的，前者适用于控制质心的平动运动，后者适用于控制绕质心的转动运动。航天器的空间交会对接控制方法有两种，一种是人工控制、另一种是自动控制。用人工控制来完成太空交会对接可以提高交会对接的成功率。自动控制交会对接可靠性高，不需考虑人员的安全和救生问题。在航天器的交会对接技术方面，未来的发展趋势是人工控制和自动控制相结合，以提高交会对接的灵活性、可靠性和成功率。
9、中国载人航天工程“分三步走”是什么意思？
中国载人航天工程共分“三步走”：第一步载人飞船阶段，通过神舟五号和六号已圆满完成，把中国航天员送上天，完成了多人多天飞行，而且能准确回到预定地点；第二步是空间实验室阶段，这一阶段要攻破四项技术关键，为第三步的空间站建设做技术准备。我国将在2011年发射目标飞行器“天宫一号”，并在2年时间内逐步实现与神舟八号、神舟九号、神舟十号的三次交会对接试验。此后“天宫一号”将被改造为一个短期有人照料的空间实验室。空间实验室阶段是目前正在进行的阶段。它的第一项技术关键是出舱活动，神舟七号完成了这个任务；
第二个技术关键是交会对接，通过“天宫一号”在太空飞行2年左右的时间里，先后完成与神舟八号、神舟九号、神舟十号的太空对接，突破并基本掌握航天器交会对接技术。第三个技术关键是补加，为飞行器补给推进剂、空气、水、食品等；第四个关键则是再生式生命保障系统。
10、什么是“天空实验室”？
“天空实验室”是美国第一个试验性空间站。1973年5月14日发射，进入离地面 435公里的近圆轨道。同年还先后发射了 3艘“”号飞船与“天空实验室”对接。这 3艘飞船分别称为“天空实验室”2、3、4号。1979年 7月 11日“天空实验室”进入大气层烧毁。“天空实验室”用“土星”5号运载火箭发射。在上升飞行过程中，高速气流冲掉了轨道舱的防护罩和一个太阳电池翼，另一个太阳电池翼被防护罩碎片缠住而没有打开，以致“天空实验室”入轨后严重缺电，舱内温度上升到50左右。1973年 5月25日，三名航天员乘“”号飞船与“天空实验室”对接。航天员用一顶遮阳伞伸出舱外，挡住阳光，使工作舱温度下降。他们切去缠绕的防护罩碎片，使剩下的一个太阳电池翼展开发电，终于使“天空实验室”开始工作，接纳航天员。“天空实验室”共接待三批航天员，这三批航天员在空间站内分别工作和生活了 28天、59天和84
天。用58种仪器进行了 270多项天文、地理、遥感、宇宙生物学和航天医学试验研究。重要的项目有：用太阳望远镜观测太阳并拍摄了18万张太阳活动的照片;用6种遥感仪器对地球进行了观测，共拍摄4万多张地面照片；用7种仪器研究太阳系和银河系的情况；用自行车功量计和下身负压装置等医疗器械研究长期失重对人体生理的影响；还进行了失重下的材料加工试验。
“天空实验室”由轨道舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“”号飞船 5个部分组成。全长36米，直径6.7米，重82吨。轨道舱是“天空实验室”的主体，用“土星”5号运载火箭第三级箭体改装而成，分上下两层，上层为工作区，下层为生活区。生活区又由隔板分成卧室、餐室、观测室和盥洗室。轨道舱内充纯氧，保持33千帕大气压和20°C左右的温度。
“天空实验室”计划持续6年，耗资26亿美元。美国宇航界、政界和科学界都给予极高的评价。
11、建造国际空间站的主要目的及结构？
建造国际空间站的目的总的来说就是在太空建立一个永久性的科学实验室，上面能安放各种研究设备和实验仪器，以便航天员利用太空微重力环境长期进行科学研究。具体地说有5个
目的：（1）建造一个世界级的研究实验室，以便进行高质量的科学研究；（2）充分利用太空微重力资源；（3）让航天员能长期在上面工作与生活；（4）探索一种有效的国际合作机制；（5）为发展21世纪的科学技术提供一个理想的“试验平台”。
国际空间站的主要结构：（1）基础桁架，用来安装各舱段、太阳能电池板、移动服务系统及站外暴露试验设施等；（2）居住舱，主要用于航天员的生活居住，其中包括走廊、厕所、淋浴、睡站和医疗设施，由美国承担研制和发射到太空；（3）服务舱，内含科学仪器设备等服务设施，也含一部分居住功能，由俄罗斯研制并发射；（4）功能货舱，内设有航天员生命保障设施和一部分居住功能以及电源、燃料暂存地等，舱体外部设有多向对接口，由俄罗斯研制并发射；（5）多个实验舱，其中美国1个、欧空局1个、日本1个、俄罗斯3个；（6）节点舱（3个），它们由美国和欧洲航天局研制，是连接各舱段的通道和航天员进行舱外活动的出口；（7）能源系统和太阳电池帆板，由美国和俄罗斯提供；（8）移动服务系统（主要是遥操纵机械臂），它由加拿大研制。
12、航天员在空间站上需要完成哪些工作及作息时间？
空间站就是一个建在太空的研究实验室，因此航天员在空间站上的一项重要工作就是利用站
神舟飞船的资料
上的科研仪器或试验设备进行科学研究或实验；另外航天员在空间站上需要完成大量的太空行走（即出舱活动），出舱活动的目的一是组装国际空间站，还有就是对空间站的维修和保养（如前苏联的和平号空间站）；第三是日常事务或工作，如完成地面控制中心下达的临时任务，更新站上计算机上的数据，对站上的设备进行测试和检查等。