空间站

空间站又称太空站、轨道站或航天站，是航天员在太空轨道上生活和工作的基础[1]。它是一种具备一定生产试验或条件的、可供航天员生活和工作的、能够在轨道长期运行的航天器，根据结构组成，可分为单一式和组合式两种。单一式空间站由运载器一次发射入轨，组合式空间站由多次运送入轨的单元或组合件在轨道上组装而成，又分为积木式和桁架挂舱两种构型[2]。一般来说，空间站大都在约400公里高度的轨道上运行[3]。

1971年，苏联发射了人类历史上第一座空间站“礼炮”1号，从此载人太空飞行进入了一个新的阶段。“礼炮”1号在太空运行了6个月，完成使命后在太平洋上空坠毁。此后苏联共发射了三代7座空间站，开展了大量的空间试验与研究[4]。

1993年，以美国和俄罗斯为首，包括欧洲空间局11个成员国、加拿大、日本、巴西等总计16个国家和地区共同参与研制了国际空间站，并于1998年开始在轨建设，2011年，国际空间站完成在轨建造阶段。国际空间站，是一个在近地轨道上运行的科研设施，也是人类历史上第九个载人的空间站，其主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室，研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等[5]。

中国的空间站发展计划于2010年批准立项，分为空间实验室和空间站两个阶段：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室，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研究[6][7][8]。

北京时间2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站[9]。2022年10月31日15时37分，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成，向着建成空间站的目标迈出了关键一步[10]。2023年5月30日16时29分，神舟十六号载人飞船入轨后，成功对接于空间站天和核心舱径向端口。[11]5月30日18时，神十六航天员乘组从飞船返回舱进入轨道舱，进驻空间站，与神十五航天员乘组完成“太空会师”。[12][13]6月4日，神舟十五号航天员乘组已完成全部既定任务，乘坐神舟十五号载人飞船返回东风着陆场。[14][15]航天员乘组身体状态良好，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。[16]目前，正在空间站的神舟十六号三名航天员计划于今年11月返回东风着陆场。在他们返回前，将迎来神舟十七号载人飞船的来访对接。神舟十七号载人飞行任务将于2023年10月份在酒泉卫星发射中心发射，飞行乘组仍由三名航天员组成。[17]

功能特点及系统组成

空间站是一种在太空中长期运营的人造结构，相比一般的航天器，空间站具有有效容积大、可装载复杂仪器的特点。由于空间站长期载人，仪器可直接由人操作，可以避免机械动作带来的误差，因此也可以完成比较复杂、非重复性的太空实验和设备维修等工作任务。[18]空间站作为空间科研基地，其主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室，研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等[5]，具体体现为：提供研究条件，测试航天技术，协助进行太空科学实验，提供微重力环境，以及支持太空探索等。[19]

空间站的意义在于可以提供一个在太空中长期存在的平台，为科学家和工程师提供一个进行太空科学研究和技术开发的理想环境。同时，它还可以促进国际合作，为不同国家的宇航员提供训练和合作机会，推动人类在太空领域的探索和发展。[19][20]

用途

空间站的主要用途包括以下方面[21]：

• 对地观测

• 科学研究

• 天文观测

• 微重力材料加工及制药

• 新技术试验

• 在轨服务

• 飞往月球和其他行星的中转站

系统组成

为了实现以上用途，空间站必须具有以下系统及功能[21]：

• 生命保障系统，包括空气的控制、供给及循环系统，水循环系统，温度控制系统，食品供应系统，废物处理系统以及防火系统。

• 推进系统，空间站在距地面约400km处运行，虽然在这个高度上地球的大气已经十分的稀薄，但也足够在长期的运行中逐渐降低空间站的速度，进而使得高度随之降低，所以空间站需要周期性的推进以保持合适的运行高度。

• 通信及跟踪系统。空间站必须与地面指挥中心交流，航天员太空行走的时候也必须与其他人员进行联系。空间站上的通信系统可分为两套，其一工作于S波段，进行声音、指令、自动测量记录及数据的传输，其二工作于Ku波段（高颜波段），进行视频及双向数据传输。空间站使用内部音频系统来完成空间站内部及空间站与太空行走人员的交流。

• 导航系统。空间站使用全球卫星定位系统、回旋仪等来确定自己所处的位置及高度，并帮助它正确地运行在既定轨道上。

• 电力系统。巨大的太阳能帆板阵列将为空间站提供足够的电能。

• 计算机系统。它们将完成维持空间站的正常运转、实验数据的采集及处理、保障警报系统的控制等工作。

• 再补给系统。补给船及航天飞机将会为空间站提供新的食物，水、药品、氧气、氮气、燃料等，并把空间站上的废物运回地球。

• 紧急逃生通道。为了保证当空间站出现突发事件后所有航天员能够安全、迅速的撤离，在空间站上一般对接着一个飞船，以保证航天员能紧急撤离。美国航空航天局还设计并建造了一艘供紧急时刻使用的载人返回式“X-38”飞船，它能同时承载7名航天员。

概念起源和发展历史

概念起源

早期设想

19世纪后半叶，少数思想自由的先驱就已经开始设想在太空建立空间站的可能，爱德华·就雷特·黑尔(Edward Everett Hale)描述了一颗人造地球卫星，具备现代空站的大部分功能，如气象观测、导航和通信等。后来的作家等则认为这样的空间站或许会成为进入太空更深处的垫弹石，比如，宇宙飞船添加燃料时可以去空间贴，或者乘客和机组人员也可以在这里换乘飞往某颗行星的字窗飞船[22]。

航天之父——康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基是最早深入研究大型空间站设计的科学家之一。早在1894年，他就描述了环绕地球轨道的“太空小屋”，从各方面来看，“太空小屋”其实就是一座空间站，可以用来进行天文观测。1895年，齐奥尔科夫斯基又在《地球与天空之梦》(Dreams of Earth and Sky)中描写了一座绕地球运行的空间站，距离地面有2000~3200千米，“逐渐出现了从地球自带补给、材料、机器和建筑的聚居地”。后来到1929年时，他又在自己的著作《航天学目标》(The Goals of Astronautics)中，写道：“到目前为止，登上大型天体尚且属于难以企及的梦想…即便是登上像我们的月球这样较小的天体，也要等到非常遥远的未来才能实现。我们可以实际探讨的是去往某些较小的天体和卫星，例如…”正是在这里，他提出了人类为了实现行星际航行必须设置空间站的这一重要论断[22][21]。

概念明确

1923年，德国著名的航天专家、宇航先驱赫尔曼·奥伯特（Hermann Oberth）出版著作《飞向星际空间的火箭》中，首次提出：让载人空间站出现在科学文献中，而非小说中。他构想的空间站内有人永久居住，空间站在距地球1000千米的轨道上运行，定期由来自地球的火箭提供补给，并通过旋转为空间站内的宇航员提供人工重力，宇航员将在此从事科学观测，并为星际飞船补给燃料。正是在这本书中，奥伯特发明了“空间站”一词[22][21]。

工程化构想

受赫尔曼·奥伯特的激励，1929年，赫尔曼·诺丁在《太空旅行问题》一书中，对空间站的建设工程问题展开了广泛且详尽的论述，他率先明确了将空间站付诸实际建造所需考虑的诸多细节，例如：他在空间站设置了气闸、通过利用太阳光的“镜子”供应电力，也提及通过空间站的旋转来产生人工重力。他描述了许多细节，比如内部的照明问题、水的循环利用问题、再生净化通风系统、姿轨控制和推进系统等，这些内容都在几十年后都被实际项目一一验证了[22][23]。

他还提出：“整个结构，包括上面的设备在内，都必须先在地球上完成组装，并进行可靠性测试。此外，还必须以能轻松拆卸成各个部件的方式建造，如果有可能的话，还可以拆成装备齐全的独立‘单元'，这些单元可以通过宇宙飞船运到外太空组装起来。”[22]

发展历程

1958年10月，美国航空航天局（以下简称NASA）成立，美国国会要求NASA明确出台美国的民用载人航天计划，在NASA提交的长期目标中，就包括了建设一座多人永久轨道空间站。在NASA早期的空间站概念中，大多是基于载人飞船开发空间实验室[22]。

最早进入实际工程项目规划的，是1963年公开的美国的“载人轨道实验室”（以下简称MOL）项目，项目计划基于“双子星座号”飞船建设一座军用空间站，目的是在轨道开展军事实验，通过军事人员手动收集战略侦察信息的方法克服早期无人间谍卫星的局限。由于当时美国尚未掌握交会对接技术，因此MOL设想对双子星飞船进行改进，将航天员直接放入空间站内发射到太空中，完成一个月的侦查任务后返回。随着成本增加和预算削减以及间谍卫星的技术发展，1969年，时任美国总统尼克松取消了MOL项目[22][24][25]。

与MOL项目同期，NASA还采纳了一项研究由道格拉斯飞机公司开展的“载人轨道研究实验室（以下简称MORL）”研究，研究以泰坦2号或阿特拉斯号火箭为基础，相比MOL，MORL采用了对接和人员物资在轨转移的方法。该研究后改为由土星1B火箭发射空间站模块，空间站上装配了气闸、对接适配器和离心机，以便帮助宇航员在返回地球前重新适应地面环境。宇航员会乘坐阿波罗号飞船升空，飞船上还另外搭载了为特定功能设计的任务模块。用于推进、科学实验、通信和补给的模块都已确定下来。MORL规划长度19米，运行在400千米高的近地轨道上，飞行乘组由4名宇航员组成，舱内气压保持在与海拔3000米相当的水平[26]。

MOL和MORL项目一度得到迅速的推进，1963年NASA还曾筛选出14名宇航员准备参与其建设[26]。虽然最后由于经济原因两个项目都被取消，但后来的阿波罗计划和天宫实验室都继承了其中许多研究的成果和技术[22]。

在同一历史时期，时任苏联领导人赫鲁晓夫为监视美国核动力航空母舰的动向，计划研究名为“阿尔马兹”（阿拉伯语，意为钻石，以下称为“金刚石”）的小型军用空间站计划，使用质子号运载火箭发射，计划由载人轨道空间站OPS和载人运输补给飞船TKS组成，每座空间站的运行时间计划为两年[22]。由于计划中的重量持续增长以至于难以实现，以及负责该研究的苏联宇航事业的总设计师与组织者——科罗廖夫意外逝世等多种因素的影响，1966年，“金刚石”计划被取消，但该计划后续研究的影响一直延续到国际空间站[27]。

1969年，赢得月球竞赛胜利的美国宣布将于1973年建设美国的第一座空间站——天空实验室。为了在下一轮的竞赛中获得主动，决定全力以赴发展空间站计划，并希望成为19世纪惊天动地的壮举[28]。通过结合联盟号飞船与阿尔马兹空间站研究结果，苏联迅速制造了“长期轨道空间站”（DOS），后更名为“礼炮-1号”。该空间站于1971年4月19日在苏联拜科努尔发射场成功发射，成为人类历史上首个空间站，开启了近地轨道空间站新纪元[29]。

此后，苏联又连续发射了“礼炮-2号”至“礼炮-7号”空间站，以及人类历史上首个第三代空间站——“和平号”[28]。

1973年5月14日，美国发射了自己的第一座空间站——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，同样为人类载人航天事业的发展作出了重要贡献[30]。、

1993年，以美国和俄罗斯为首，包括欧洲空间局11个成员国、加拿大、日本、巴西等总计16个国家和地区共同参与研制了国际空间站，并于1998年开始在轨建设，2011年，国际空间站完成在轨建造阶段。国际空间站，是一个在近地轨道上运行的科研设施，也是人类历史上第九个载人的空间站，其主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室，研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等[5]。

中国的空间站发展计划于2010年批准立项，分为空间实验室和空间站两个阶段：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室，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研究[6][7][8]。

2011年9月29日，天宫一号目标飞行器于酒泉卫星发射中心成功发射天宫一号成功发射，标志着中国在太空有了首个空间实验室[31]。

2016年6月24日，神舟9号与天宫一号目标飞行器实现受控交会对接，表明中国已经完全具备完成手控交会对接的能力，对未来空间站的建设意义重大[32]。

2021年4月29日，中国空间站天和核心舱，在海南文昌航天发射场成功发射，标志着中国空间站建造进入全面实施阶段[33][34]。

2022年11月1日，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口[35]，2022年11月3日，梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成[36]。

由于NASA已在2022年2月1日宣布将国际空间站的寿命延长至2030年，此后国际空间站将受控坠毁于南太平洋，届时，中国空间站将成为太空中最后一座在轨的空间站[37]。

结构特点[18]

空间站的总体结构形式最初是舱段式的，后来改为多接口复合式，又向着桁架挂舱式发展。从结构特点上来说，空间站可以分为单模块、多模块和一体化组合空间站三种。

单模块空间站

单模块空间站是指由运载器一次发射入轨即可运行的空间站，在早期的实验性的空间站都是单模块空间站。苏联 “礼炮 1 号” 至 “礼炮 7 号” 、美国 “天空实验室” 、 中国 “天宫一号” 和 “天宫二号” 都属于单模块空间站, 一般只有 1 个舱段, 可由火箭一次发射入轨, 其中 “礼炮 6 号” 和 “礼炮 7 号” 为第二代实用型 空间站, 有两个对接口, 空间站寿命和航天员驻留时间较长。[38]

多模块空间站

多模块组合空间站是指由运载器将各模块逐个发射入轨并在轨组装而成的空间站。如苏联的“和平”号空间站就是一个多模块组合空间站，它由1个核心舱及5个有效载荷舱组成，分别是“量子”1号舱、“量子2号舱、“晶体”号舱、“自然”号舱、“光谱”号舱。该空间站的轴向可以对接载人飞船和货运飞船，载人飞船负责航天员的天地往返，货运飞船为空间站提供食物、水、氧气、推进剂等补给品。“和平”号空间站由“质子”号运载火箭每次发射1个舱段(即1个模块)入轨。

一体化组合空间站

一体化组合空间站又称一体化综合轨道基地，其设想首先由美国提出，后来体现在国际空间站设计方案中。国际空间站由美国、俄罗斯、欧空局成员国、日本、加拿大、巴西等6方16个国家合作建造。其建造过程如下：先将“曙光”号功能能源舱送入轨道，然后将团结号节点1舱送入轨道，并实现两者组装，再将气闸舱、实验舱、居住舱、大桁架等构件发射入轨并在轨道上装配。全站有统一的姿控系统，有统一的服务设施，集中供电、供气和温度控制，以提高全站使用效率[39]。

发展划代与具体型号[38]

第一代空间站

第一代空间站包括苏联发射的“礼炮”1号到5号五座实验性空间站和美国发射的“天空实验室” 实验性空间站。第一代空间站均为单模块空间站，其特点是仅有一个对接口, 无法进行货运补给,  也没有在轨推进系统，空间站内所搭载的仪器设备和主要物品则均需要发射前装入空间站内。另外，第一代六座空间站均属于实验性空间站，主要目的都是初步探索性质的。

第一代空间站的在轨时间虽然短暂, 但相比其他航天器有了较大的进步, 而且这些试验 性空间站的建造与运行为前苏联建造永久性空间站 积累了大量的宝贵经验, 包括催生了空间微重力材料学学科、植物种植实验等。

需要注意的是，在第一代空间站中，“礼炮”2号、3号、5号均为军用空间站——隶属于前文提到的“金刚石”计划[40]。

第二代空间站

第二代空间站包括“礼炮”6号和7号。这两座空间站要解决的问题除进一步提高安全性和可靠性外，另两项重大的变化是长寿命和扩展应用领域[39]。

第二代空间站的特点是：以第一代空间站经验为基础, 通过改进系统的自动化程度提高安全性和可靠性以及减轻航天员工作强度, 同时增加飞船对接口以提高空间站在轨运行寿命和扩展应用领域。第二代空间站具有两个对接口，一个用于与载人飞船对接，另一个用于与货运飞船对接，用于轨道加油和往返运送试验设备、试验物品[39]。

第二代空间站在延长了空间站寿命和航天员在轨时间的同时, 也搭载了可确保生活和科研电源供应的多块太阳能电池板、当时先进的多光谱望远镜或 X 射线探测系统, 并增加了医疗设备和锻炼器材，从此空间站从实验型向实用型转变[39]。

第二代舱段式实用性空间站外形简单, 不需复杂的在轨对接组合或装配等过程, 风险和难度较小,、安全性较高，但空间站规模小, 各种载荷安装十分紧凑, 不仅限制了有效载荷规模, 也增加了故障修理的难度。另外, 不同舱段太阳能电池的相互遮挡也十分严重。总而言之，第二代空间站为后续的 “和平号” 和 “国际空间站” 积累了建设经验。

第三代空间站

在 “礼炮” 系列第一代、第二代空间站成功经验的基础上, 苏联建造了第三代空间站，即长久性模块化的 “和平号” 空间站, 标志着空间站的新阶段, 其目的就是在太空中提供一个大型且可居住的科学实验室。

“和平号” 空间站采用组合式积木结构，主体具有六个对接口，可以与多个舱体在空间实施模块式对接，形成多次重复组合庞大的空间站体系，各舱体是相互独立的。显然，很容易按需扩展，可对接上各种科研、资源、载人生活和货运飞船，从而也就弥补了第一、二代空间站的不足之处，使得空间站体系的功能和规模均有较大改善和提高，最终建成的“和平号”空间站具有五个试验舱以及一个机械臂，相比以往的空间站大为丰富[41]。

第四代空间站

第四代空间站包括“国际空间站”，作为第四代和长期载人空间站, 国际空间站采用桁架挂舱式构型, 拥有几十个舱段和大型构件, 主要包括航天员居住舱、实验舱、服 务舱、对接过渡舱、桁架、太阳能电池等部分, 其中以组装式桁架为基础结构, 各种增压舱和服务设施 挂靠在桁架上。这种结构既可保证空间站刚度, 又不影响各子系统、实验设备等的工作性能, 也便于设备装配和维修。

中国空间站在建成后也将属于第四代空间站[42]。

“礼炮”系列空间站[28][43]

正如上文所述，“礼炮”系列1-7号空间站，完成了从第一代到第二代的跨越，因此前五座与后两座虽然同为“礼炮”系列，但也有着较大的差异。

-	长度/米	直径/米	质量/吨	轨道高度/千米 近地点 —— 远地点	轨道倾角/度	轨道周期/分钟	发射时间	坠毁时间	在轨时间	绕地飞行	对接飞船
礼炮 1号	13.6	4.15	18.4	200-222	51.6	88.5	1971 年 4 月 19 日	1971 年 10 月 11 日	175天	2929圈/1.19亿千米	“联盟”11号，三名宇航员工作24天
礼炮 2号 （金刚石-1号军用空间站）	14.55		18.5	261-296		89.8	1973 年 4 月 3 日	1973 年 5 月 28 日	54天	866圈/3500万千米	无（入轨后不久就发生了爆炸[44]）
礼炮 3号 （金刚石-2号军用空间站）			18.9	219-270		89.1	1974 年 6 月 25 日	1975 年 1 月 24 日	213 天	-	“联盟” 14 号，一名宇航员工作15天
礼炮 4号	15.8		18.2				1974 年 12 月 26 日	1977 年 2 月 2 日	770 天	12444圈/3.14亿千米	联盟 17 号、联盟 18 号、联盟20号（无人） 2批四名宇航员工作92天
礼炮 5 号 （金刚石-3号军用空间站）	14.55		19.0	223-269		89	1976 年 6 月 22 日	1977 年 8 月 28 日	412 天	6666圈/2.7亿千米	联盟 23号、联盟24 号 2批四名宇航员工作67天
礼炮 6号	15.8		19.8	219-275		89.1	1977 年 9 月 29 日	1982 年 7 月 29 日	1764天	28024圈/11亿千米	接 19 艘 “联盟号” 飞船、4 艘 “联 盟 T 号” 飞船和 12 艘 “进步号” 货运飞船 苏联、波兰、东德、古巴等 9 个国家 16 批 33 名 航天员进站工作 683 天
礼炮 7号	16		19.8	219-278		89.2	1982 年 4 月 19 日	1991 年 2 月 7 日	3216天	51917天/21亿千米	9 艘 “联盟号 T” 飞船、12 艘 “进步” 号货运 飞船和 2 个空间站舱体 苏联、法国和印度的 12 批 31 名航天员进入站工作 816 天

第一代礼炮空间站[28][43]

“礼炮”1号-5号的设计基本相似，由一系列不同直径的圆柱体结构组成。空间站主要包括四个部分：过渡舱、两个工作舱和一段负责宇航员生理活动的区域。礼炮1号内的总可居住空间为82m³，大工作舱是宇航员在轨工作的主要区域，安放有主科学仪器包（ONA），同时也设置了睡袋、锻炼设备（以防肌肉萎缩）和小型医学工具箱；较小的工作舱位于大工作舱和过渡舱之间，是空间站飞行控制的主要区域，也是宇航员就餐的区域。为了帮助宇航员辨别方向，空间站工作舱的墙壁被涂成了不同颜色：

前后为浅灰色、地板为暗灰色、左右两侧墙为绿色和浅黄色。

“礼炮”空间站使用KTDU-66型推进系统，包括32个小型调姿发动机，可容纳1490kg推进剂，总计能够使用1000s。空间站上的太阳能帆板最大能输出2kW的总功率，但因为安装位置固定于一侧，必须通过调整空间站来达到最大的发电功率，但是这一行为会使空间站肩负的天文观测和对地观测任务受到影响。而在飞行中的40%的时间，空间站处在地球的阴影之中，需要使用蓄电池供电。另外在对接状态下时，空间站上的电力供应由联盟号飞船的太阳能帆板提供。固定式太阳能板发电效率不佳的问题在后来的3号空间站上得以解决。

1971年4月19日，礼炮1号发射入轨，1971年4月23日，“联盟十号”飞船发射升空，但由于对接失败，被迫返航，一个多月后，6月7日，“联盟十一号”飞船与“礼炮一号”空间站终于成功对接。在礼炮一号上驻留了23天18小时后，三名宇航员多勃罗沃利斯基，帕查耶夫和沃尔科夫回到联盟十一号。由于连接器发生故障，宇航员不得不打开电子柜，临时搭载一根电线让设备启动，另外的故障导致返回舱的平衡阀在分离时提前开启，三名宇航员返回时因缺氧而失去生命，之后，飞船内“必须穿宇航服”以及“联盟号飞船只能乘坐2个人”，在很长一段时间成为前苏联航天员血的教训[45]。但无论如何，“礼炮1号”的成功升空标志着人类进军太空的步伐又进了一步，也证明了人可以在太空长期生存。[29]

1972年，原本计划中的DOS-2号空间站（DOS-1即礼炮1号的备份）发射失败，苏联决定将原本为军用计划的OPS-1即“金刚石”-1号空间站发射入轨，并占用原本DOS-2号的名称（即礼炮2号），从而隐藏其军用的功能。在发射后不久，可能是由于受到火箭爆炸后产生的碎片撞击（正在俄罗斯的通信盲区，但NASA则跟踪到有五个碎片与其轨道发生了交叉，从而该原因最具有可能性），礼炮-2号失压坠毁[23]。

礼炮3号的大体经历与2号相似：OPS-1项目进行的同时，由苏联科学院负责的DOS-3空间站也在进行中，由于OPS-1爆炸，苏联中央要求尽一切努力赶在美国“天空实验室”前发射DOS-3。DOS-3相比礼炮一号，主要的改进就是将固定安装的太阳能板改成能够转动的，从而使空间站能够在不改变姿态的情况下获得最大的发电效率。但不幸的是，由于DOS-3重量增加、控制技术的不成熟等众多因素的影响，DOS-3在变轨时失败，而苏联将其记录为“宇宙”-557，最终，军用空间站OPS-2再一次占用了原本定于民用的DOS-3的编号，成为了真正的“礼炮-3号”。

作为军用空间站，礼炮 3 号装备有 “ 玛瑙 一 1” 型照相侦察系统和23毫米口径的高速航空机关炮，航天员使用侦察系统上直径1米、焦距最长6.4米的望远镜 ，不仅能够看清地面上的机场、导弹发射场和海上的航空母舰，甚至还能看清航母甲板上飞机的数目和型号[40]。礼炮三号原计划先后与联盟14号和15号两艘飞船对接，但由于自动对接系统失灵，“联盟-15”号未能与礼炮3号空间站对接, 其搭载的2名航天员于发射后两天返回地面。礼炮3号于1975年1月24日坠落在太平洋。

礼炮4号空间站是一座民用空间站，于1974年12月26日发射。1975年1月10日，联盟17号飞船发射。在同礼炮4号对接后，宇航员开始进站工作，5月24日，联盟18B载两名宇航员进入轨道。他们在礼炮4号上工作了62天。这两组宇航员在礼炮4号上工作生活共计90多天，进行了大量研究和实验活动，取得了很大成功。礼炮4号于1976年2月16日坠入大气层[46]。

礼炮4号坠毁4个月后，军用型礼炮5号空间站于6月22日发射入轨。期间它只接纳了两批宇航员。2月26日，礼炮5号的回收舱分离并安全回收。它在轨道上进行了多次调整，最后于1977年8月28日再次进入大气层。[46]

第二代礼炮空间站

苏联第二代空间站包括礼炮6号和7号。这两座空间站要解决的问题除进一步提高安全性和可靠性外，另两项重大的变化是长寿命和扩展应用领域。如果轨道高度保持在250千米，每年消耗推进剂为4.75吨；如果轨道提高到350千米，则推进剂消耗只有600千克。礼炮6号和7号正是采用这种较高的轨道[46]。

另外，为更大限度地提高轨道运行寿命，第二代空间站虽然仍为单模块空间站，但具有两个对接窗口，可与 “联盟号” 系列载人飞船和 “进步号” 无人货运飞船 同时对接，提高了燃料、水、食物和其他消耗品等物资的补给能力和实验设备与物品的运输能力，延长了空间站寿命和航天员在轨时间。同时, 搭载了可确保生活和科研电源供应的三块太阳能电池板、当时先进的多光谱望远镜或 X 射线探测系统, 并增加了医疗设备和锻炼器材。 从此前苏联空间站从基本工程研制向实用型转变[38][46]。

礼炮6号1977年9月29日由质子号运载火箭送入轨道。1982 年 7 月 29 日坠毁, 在轨1764 天（58个月）。“礼炮6 号” 由过渡舱、工作舱和中间室等3个密封压力舱以及科学实验仪器舱和两个非密封舱组成, 并具有2个对接口、变轨发动机以及太空燃料补给能力等。在轨期间, “礼炮6号”先后成功对接19艘“联盟号”飞船、4艘“联盟T号”飞船和12艘“进步号”货运飞船，共有前苏联、波兰、东德、古巴等9个国家16批合计33名航天员进站工作683天，出舱活动3次，其中两名航天员列奥尼德·波波夫(Leonid Popov)和瓦列里柳明(Valery Ryumin)创造185天飞行记录。特别是，“礼炮6号”空间站成功对接“宇宙1267”(Kosmos1267)无人空间舱并对接飞行458天，为建设模块式的“和平号”空间站提供了实验依据。[38]

礼炮6号在轨运行共达58个月。在宇航员进站工作期间，完成了大量科学观测、地球资源观测、人体生物医学研究和技术实验。更具有应用意义的工作则是进行了大量半导体、晶体生长实验和用结晶炉及合金炉进行了金属冶炼实验。宇航员还首次熔化了玻璃，这使苏联科学家十分兴奋。这项工作对于制造高性能的光导纤维有重大意义。[46]

“礼炮7号”空间站是典型的第二代空间站，也是前苏联礼炮系列的最后一个空间站，1982年4月19日发射，1991年2月7日坠毁，在轨3216天绕地51917圈，飞行距离约21亿公里。“礼炮7号”构造和功能与“礼炮6号”基本类似，并配备了专用维修工具。“礼炮7号”先后成功对接9艘“联盟号T飞船、12艘“进步”号货运飞船和2个空间站舱体，前苏联、法国和印度的12批31名航天员进入站工作816天，其中三名航天员列昂尼德。基齐姆(Leonid Kizim)弗拉基米尔索洛维约夫(Vladimir Solovyov)和奥列格-阿特科夫(Oleg Atkov)创造了237天飞行记录。在轨期间，航天员进行了120多项实验，出舱活动13次，对“礼炮7号”实施了部件更换和修复工作，提高了空间站的可靠性，延长了飞行寿命。前苏联第二名女航天员斯韦特兰娜-萨维茨卡娅(SvetlanaSavitskaya)两次进入“礼炮7号”，并于1984年7月成为人类第一个太空行走的女性[38]。

天空实验室

天空实验室是美国第一个空间站，也是美国历史上唯一一次完全运营的空间站，使用“土星5号”运载火箭发射，它属于第一代空间站，其基本参数如下[47][48]：

长度/米	直径/米	质量/吨	轨道高度/千米	轨道倾角/度	轨道周期/分钟	发射时间	坠毁时间	在轨时间	运行距离	对接飞船
35（与阿波罗飞船）/ 25（不参与对接）	6.6	90（与阿波罗飞船）/ 76（不参与对接）	434 近地点 442 远地点	50	93	1973年 5月14日	1979年 7月11日	2246天	绕地34981圈/ 14亿多千米	3艘阿波罗飞船（命名为天空实验室-2、3、4） 三批9名宇航员，工作717天

天空实验室是利用阿波罗登月计划的剩余部件建造的，其主体轨道舱是由土星5号运载火箭的第三级箭体改装而成的，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。其他主要组成部分有[30][48]：

• 气闸模块 （AM）： 有一个气闸，用于出舱活动，还装备了主要的通信系统和数据传输、环境和热控制系统，以及电力控制系统。

• 对接接合器 （MDA）： 提供与指令服务舱对接的接口，它还容纳了阿波罗望远镜支架 （ATM） 的控制台以及用于查看地球资源的传感器，还有其他一些传感器和实验设施。

• 阿波罗天文望远镜（ATM）：是一座多光谱太阳天文台，主要用来观测太阳活动和拍摄太阳的照片，还配置了用于获取额外供电的四个可展开太阳能帆板阵列。

 以上四部分组成了“天空实验室”，但其指令舱位于载人的阿波罗号飞船，即与阿波罗飞船的指令服务舱共用，因此每艘与阿波罗飞船也被顺次命名为“天空实验室2-4号”。

自1973年5月到1974年2月，“天空实验室”先后接纳了3批宇航员员，每批3人，在站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验，拍摄了18万张太阳活动的照片、4万多张地面照片，还进行了长期失重人体生理学试验和失重下材料加工的试验。1979年7月11日进入大气层烧毁。[49]

“和平号”空间站[41]

和平号空间站属于第三代空间站，有苏联建造，苏联解体后则归俄罗斯所有。1986年2月19日发射入轨，其轨道倾角为51.6度，高度为171×297公里。

和平号空间站各舱段的设计寿命为6年，其总质量（不包括与其对接的运输器）达130吨。和平号空间站是礼炮号空间站的改进型，其规模并不太大，与礼炮号相仿。其长度为13.13米，最大直径为4.15米，密封容积90立方米。

和平号空间站核心具有六个对接口，可以与多个舱体在空间实施模块式对接，形成多次重复组合庞大的空间站体系，各舱体是相互独立的。显然，很容易按需扩展，可对接上各种科研、资源、载人生活和货运飞船，从而也就弥补了第一、二代空间站的不足之处，使得空间站体系的功能和规模均有较大改善和提高。

和平号空间站与礼炮号空间站的两个不同点：对接过渡舱的存在是和平号技术改进的重点，其上装有新型的对接机构，新型的“雌雄同体——周边式”对接机构在性能上远远优于过去的对接机构，它的外形尺寸较小，但具有很大的支撑能力，对接物体的重量可达1.8到100吨。此外，增加了机械臂是和平号空间站的另一个特点。

在和平号年久失修的情况下， 2001年3月23日，和平号成功坠毁于南太平洋指定海域。和平号空间站自发射以来，科学家用它进行了内容广泛、成果丰硕的空间科学和技术试验，其中包括为建造国际空间站做准备工作。

“和平”号空间站有5个试验舱：

（1） 天文物理舱

量子1号（Kvant-1）也称为和平号空间站的天文物理舱，1987年3月31日发射，4月9日与和平号空间站对接，1988年8月25日抛掉了服务舱，使之再入返回。其主要功用是用于载人/自动天文观测，扩展和平号实验设施。天文物理舱的组成包括了实验室舱和传送舱，它们是密封舱，其容积为40立方米，还有非加压后载荷舱。全长为5.8米，最大直径为4.5米。与和平号空间站对接飞行时，其重量为11050公斤（其中包括了1.5吨的科学仪器、2.6吨的和平号设备，如太阳能电池板等）。

（2） 量子2号舱

量子2号（Kvant-2）是和平号空间站的第一个径向舱。其主要功用是扩展和平号空间站，并作为舱外活动的通道和出入口。它于1989年11月26日从邱拉坦航天中心发射； 12月8日，在机械臂的帮助下，从前轴向对接口转移到径向对接口处与之对接。至此，和平号空间站复合体成了“L”形在轨道上运行。量子2号舱由三个主要部分组成主体结构：气闸舱、科学设备舱和服务存贮舱。

（3） “晶体号”舱

晶体号于1990年5月31日从邱拉坦航天中心发射， 6月11日，在机械臂的帮助下，与量子2号相对应的对接口处实现了对接。晶体舱由两个密封舱组成：仪器载荷舱和仪表对接舱。全长为11.9米，最大直径为4.35米，舱内的密封总容积为60.8立方米，总重量为19.64吨（其中含有7吨货载）。

晶体号是和平号空间站的第二个径向舱，其主要功用是在空间飞行条件下，获得特殊性能的结构材料、电子器件、生物制剂和植物栽培工艺；增强地球资源勘察和天体物理实验的能力；作为航天飞机的停靠的“码头”。显然，更增大了和平号空间站，为长期性载人飞行带来了更加有利的条件。

（4）光学舱

1995年5月20日，由SL-13“质子”号火箭发射，总质量约200吨。主要用于研究大气物理，还可用于研究生物医学等。1997年6月25日，俄“进步”型货运飞船与“和平”号对接时发生碰撞，将光学舱撞坏并导致空间站外壳损伤，致使光学舱段被迫关闭，部分氧气泄漏，动力系统也受到影响。该舱的遥感设备专用于大气研究，规划有两年的寿命期。光学舱还安装有一个小型的外部操纵器，这个机械臂还可以用于部署小型卫星。

（5）自然舱

1996年4月27日升空，长约13米，总质量19.7吨。自然舱又称为环境监测舱，其上装有多光谱、微波和红外扫描器、激光雷达、臭氧敏感器和其他环境监测敏感器。主要用于陆地、海洋和大气层遥感探测及材料科学、生命科学和生物技术研究。

随着苏联的解体和太空竞赛的结束, 拥有丰富载人航天和空间站建设及运行经验的俄罗斯和拥有强大经济与科技实力的美国于 1993 年推出了 “和平号——航天飞机” 计划 (Shuttle-Mir Program), “和平号” 空间站也成为两国第一次大规模太空技术合作交流的舞台。作为美俄国际空间站合作计划的一部分，美国航天飞机与和平号空间站实施了九次交会对接，1995年2月6日发现号航天飞机与和平号在太空对接，期间进行了设备和航天员的交换。在“和平号”的服役生涯中，除3次短期无人驻留外，前苏联/俄罗斯、美国、英国、法国、德国、日本等12个国家、104名航天员(其中11人女性，1名日本太空记者)、137人次进站，实施了80次太空行走，完成了24个国际性科研计划和约22000次科学实验可俄罗斯航天员瓦列里波利雅科夫(Valeri Polyakov)创造了太空连续驻留438天的世界纪录，谢尔盖·阿夫杰耶夫(Sergei Avdeyev)先后3次进入“和平号”累计驻留748天，美国女航天员香农，露西德(Shannon Lucid)创造女性太空飞行188天的最高记录。

俄罗斯和美国间以和平号为基础展开的太空合作为建造和运营国际空间站积累了经验。和平号作为当时体积最大、应用技术最先进、设施最完善、在轨时间最长的空间站，在生物学、人类生物学、物理学、天文学、气象学和航天器系统等方面中进行了大量科学实验和许多有益探索，取得了大量数据和具有重大实用价值的成果，为太空探索积累了丰富的经验。[38]

国际空间站

20世纪90年代随着太空竞赛的结束，1998年美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大国家航天局(CSA)、欧洲航天局(ESA)和巴西航天局(AEB)等6家空间机构启动“国际空间站”合作，美国、俄罗斯联合欧洲航天局11个国家(德国、法国、意大利、西班牙、荷兰、比利时、丹麦、挪威、瑞典、瑞士和英国)以及日本、加拿大和巴西等16个国家联合分工建设“国际空间站”。[38]国际空间站有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。[50]

“国际空间站” 设计寿命为10 至15 年, 指挥和控制由美国和俄罗斯双方分担, 1998 年 11 月 20 日主体核心舱发射, 2011 年12月完成所有组件安装。[38]该空间站是一个微重力和空间环境下的实验室，主要面向生物学、生物医学、地球与空间科学、材料科学、基础物理等领域展开科学研究。[51][52]

国际空间站的总体设计采用桁架挂舱式结构，以集成桁架结构（ITS）为核心结构，用来安装各舱段、太阳能电池板阵列、热辐射器、移动服务系统及站外暴露试验设施等。[53]

其基本信息如下[54]：

英文名称	质量	长度	宽度（太阳能电池板宽度）	轨道周期	平均速度	轨道参数
International Space Station（简称ISS）	419吨	73米	109米	93分钟	约28000千米/小时	近地点400.2千米，远地点409.5千米， 轨道倾角51.64°

组成国际空间站各舱段的发射时间、与空间站的对接时间，及其负责国家与发射工具如下表所示[50][55]：

-	发射时间	在轨对接时间	制造国家	发射工具
曙光号功能货舱	1998-11-20	-	俄罗斯	“质子-K”运载火箭
团结号节点舱	1998-12-04	1998-12-07	美国	“奋进号”航天飞机
星辰号服务舱	2000-07-12	2000-07-26 （至此完成初期建设）	俄罗斯	“质子-K”运载火箭
命运号实验舱	2001-02-08	2001-02-10	美国	“亚特兰蒂斯”航天飞机
寻求号气闸舱	2001-07-12	2001-07-15	美国	“亚特兰蒂斯”航天飞机
码头号对接舱	2001-09-15	2001-09-17	俄罗斯	“联盟M”运载火箭
和谐号节点舱	2007-10-23	2007-10-26	意大利（欧空局）	“发现号”航天飞机
哥伦布号实验舱	2008-02-07	2008-02-12	意大利（欧空局）	“亚特兰蒂斯”航天飞机
希望号实验舱	2008-03-11（货运模块）	2008-03-14	日本	“奋进号”航天飞机
	2008-06-01（加压模块）	2008-06-03		“发现号”航天飞机
	2009-07-15（舱外平台）	2009-07-18		“奋进号”航天飞机
探索号小型研究模块	2009-11-10	2009-11-12	俄罗斯	“联盟M”运载火箭
宁静号节点舱	2010-02-08	2010-02-12	意大利（欧空局）	“奋进号”航天飞机
穹顶号观测舱		2010-02-15
黎明号小型研究模块	2010-05-14	2010-05-18	俄罗斯	“亚特兰蒂斯”航天飞机
莱奥纳尔多号多功能后勤舱	2011-02-24	2011-03-01（从此转入在轨应用与维护阶段）	意大利（欧空局）	“发现号”航天飞机
”毕格罗“可拓展活动模块	2016-04-08	2016-04-16	美国	“龙”货运飞船
科学号无人多功能实验舱	2021-07-21	2021-07-29	俄罗斯	“质子M”运载火箭
码头号节点舱（上文中码头号对接舱已退役并烧毁，这是新的同名舱段）	2021-11-24	2021-11-26	俄罗斯	“联盟-2.1b”运载火箭

自从2000年11月，宇航员首次抵达国际空间站时起，国际空间站内始终保持有宇航员驻站，截至2022年底，国际空间站的累计在轨工作时间已经超过8100天，有来自20个国家的263名宇航员抵达了国际空间站。[56]

2022年2月1日，美国国家航空航天局（以下简称NASA）宣布，将国际空间站的寿命延长至2030年，届时国际空间站将受控重返大气层，经过烧蚀之后坠入南太平洋的尼莫点（是地表上距离各大陆最远的位置，又称“卫星坟墓”）。[37][57]

天宫空间站

2010年9月中国空间发展计划一《载人空间站工程实施方案》正式获批，中国空间站计划(CimaSpace Station Plan)正式启动实施，其中明确中国空间站工程的战略目标是：在2020年前后，建成和运营近地空间站，使中国成为独立掌握近地空间长期载人飞行技术，具备长期开展近地空间有人参与科学技术实验和综合开发利用太空资源能力的国家。[38]

“天宫一号”目标飞行器[38]

2011年9月29日中国第一个目标飞行器“天宫一号”发射，在轨飞行2376天，其中有人驻留20天，于2018年4月2日坠毁。

“天宫一号”是中国首个简易空间实验室，只有1个交会对接口，属于第一代空间站。该站由实验舱和资源舱构成，全长10.4米，最大直径3.35米，重约8.5吨。实验舱由密封舱和装有对地遥感设备的非密封后锥段组成，其中密封舱是飞行器的控制舱，也是航天员的工作舱和生活舱，实验舱前端装有可与载人飞船交会对接的装置。资源舱为非密封舱，主要为轨道机动提供动力、燃料和电能等，舱外装有一对太阳电池翼及中继卫星天线，其尾部装有2台490N轨控发动机。

在轨期间，“天宫一号”先后和1艘无人飞船(2011年11月1日“神舟八号”)、2艘载人飞船(2012年6月18日“神舟九号”、2013年6月13日“神舟十号”)完成了4次自动和2次航天员手控交会对接，2批6名航天员进入“天宫一号”，航天员短期在轨驻留，并开展了对地遥感应用、空间物理与环境探测和空间材料等实验，获取了大量有价值的数据信息和十分丰顾的应用成果，作为中国首个试验空间实验室，“天宫一号”完成了航天器组合体控制与管理、航天员在轨驻留保障、航天员在轨维修操作等一系列技术试验验证，为中国载人空间站研制建设和运营管理积累了十分宝贵的经验。

“天宫二号”空间实验室[38]

2016年9月15日“天宫二号”发射，在轨飞行1037天，2019年7月19日以受控方式离轨重返大气层。

“天宫二号”在外形、结构、尺寸、质量上与“天宫一号”基本一致，由实验舱和资源舱组成。在结构上也属于第一代空间站，只有1个交会对接口，但采用模块化舱内设备设计，增加了推进剂补加系统，配备在轨维修技术验证和机械臂维修操作验证系统，从功能上看相比历史上美、苏的第一代空间站是有所超越的，介于一、二代之间。

在轨期间，“天宫二号”于2016年10月19日与“神舟十一号”载人飞船自动交会对接形成组合体，航天员景海鹏和陈冬进入空间实验室完成30天的中期在轨驻留任务，并进行了较大规模的地球观测、航天医学、空间应用新技术、植物培育、释放伴飞小卫星、首次太空脑机交互等实验或试验。“天宫二号”于2017年与“天舟一号”无人货运飞船先后完成了3次自主快速交会对接试验(4月22日、6月19日、9月12日)、3次推进剂在轨补加试验(4月27日、6月15日、9月16日)，绕飞试验(6月19日)、在轨释放立方星(8月1日)等实验或试验。

“天宫二号”完成了航天员中期驻留，考核和验证了面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术、推进剂在轨补加技术等，为未来空间站建成并运行奠定了重要基础。因此，“天宫二号”是中国空间站建设的最后一次全面技术验证，标志着中国全而进入空间实验室任务实施阶段。

中国空间站（天宫空间站）

2021年4月29日，中国文昌航天发射场，长征五号B遥二运载火箭成功将天和号核心舱送入高度340-450公里的近地轨道，这是中国空间站第一个，也是最重要的一个舱段——核心舱，中国空间站的在轨组装建造正式开始。

中国载人航天工程总设计师周建平介绍，空间站基本构型有3个舱段，1个核心舱，2个实验舱。每个舱都是20吨级，三舱组合体质量约66吨。空间站整体呈T字构型，核心舱居中，实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。其中，核心舱用来控制整个空间站组合体，两个实验舱分别用于生物、材料、微重力流体、基础物理等方面的科学实验。[58]

2022年7月25日3时13分，问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，这是中国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接，也是空间站有航天员在轨驻留期间首次进行空间交会对接[59]。2022年9月30日12时44分，经过约1小时的天地协同，问天实验舱完成转位。[60]

2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口[61]。2022年11月3日9时32分，空间站梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成，向着建成空间站的目标迈出了关键一步。按计划，后续将开展空间站组合体基本功能测试和评估。[36]

中国空间站核心舱命名为“天和”，全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量22.5吨，可支持3名航天员长期在轨驻留。它既是空间站的管理和控制中心，也是航天员生活的主要场所，还能支持开展少量的空间科学实验和技术试验。核心舱供航天员工作生活的空间约50立方米，加上两个实验舱后，航天员活动空间整体达到110立方米。核心舱又包括节点舱、生活控制舱和资源舱三部分，有3个对接口和2个停泊口。停泊口用于连接两个实验舱，一起与核心舱组装形成空间站组合体。对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站，另有一个出舱口供航天员出舱活动。其中，核心舱前端的两个对接口接纳载人飞船对接停靠，后端的一个对接口接纳货运飞船停靠补给。对接口可以支持其它飞行器短期停靠，并接纳新的舱段对接，扩展空间站规模。[58]

实验舱Ⅰ名为“问天”，主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验，也是航天员的工作生活场所和应急避难场所。实验舱Ⅰ配备了航天员出舱活动专用气闸舱，支持航天员出舱活动，配置了小型机械臂，可进行舱外载荷自动安装操作。实验舱Ⅰ有着核心舱部分关键平台功能，这意味着在需要的时候，它可以执行对空间站的整个管理和控制。实验舱Ⅱ名为“梦天”，具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还配置有货物专用气闸舱，在航天员和机械臂的辅助下，支持货物、载荷自动进出舱。[58]

空间站工程也包括天地往返运输系统和货物运输系统。天地往返运输系统由神舟载人飞船和长征二号F运载火箭组成，用于航天员和部分物资往返空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员实现天地往返，在空间站停靠期间也作为救生船，用于航天员应急救生和返回。货物运输系统则由天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成。货运飞船为空间站运送航天员生活物资、推进剂、载荷设备等补给物资。[58]

中国的空间站未来还有一个重要计划，在空间站建造完成后，会单独发射一个十几吨的光学舱，与空间站保持共轨飞行状态。光学舱命名为“巡天”，具备自主飞行能力，正常任务时与空间站共轨飞行，进行高分辨率天文观测，开展天体物理和空间天文学研究。需要燃料补给和设备维修时，光学舱可与空间站对接，进行推进剂补加和设备维修维护，提高自身寿命和工作性能。[58]

未来发展

中国

根据中国第五部航天白皮书——《2021中国的航天》规划，在未来五年内，中国在载人航天方面将继续实施载人航天工程，发射“问天”实验舱（已发射，参上）、“梦天”实验舱（已发射，参上）、“巡天”空间望远镜以及“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船，全面建成并运营中国空间站，打造国家太空实验室，开展航天员长期驻留、大规模空间科学实验、空间站平台维护等工作。[62]中国空间站完成在轨建造以后，将转入为期10年以上的应用与发展阶段。航天员将长期在轨驻留，开展更加深入的空间科学研究和宇宙空间探索。[63]

中国首个大型“巡天”空间望远镜则计划于2023年发射，开展广域巡天观测，将在宇宙结构形成和演化、暗物质和暗能量、系外行星与太阳系天体等方面开展前沿科学研究[64]。

首批国际合作项目载荷也将于2023年进入中国空间站，这些载荷属于中国载人航天工程办公室与联合国外空司、欧洲空间局共同遴选的多个空间科学应用项目。其他国家的宇航员也将在未来进入中国空间站[65]。

此外，中俄还将牵头联合建设月球轨道空间站，未来邀请各国科学家开展探测数据及月球样品的联合研究，推动人类对月球及宇宙的认知。计划中的国际月球科研站将开展多学科、多目标的科研活动，包括月球自身探索和利用、月基观测、基础科学实验和技术验证等，长期无人自主运行，远景有人参与。[62]

俄罗斯

俄罗斯副总理鲍里索夫18日宣称，国际空间站已经严重老化，俄方计划在空间站运营合约2024年结束后退出该项目，并开始建造自己的空间站[66]。

新型俄罗斯轨道空间站计划至少包括5个舱：核心舱；专用生产舱；后勤物流舱；用于组装、发射、接收和维修航天器的平台舱；一个可容纳4名游客的商业舱。该站采用开放式架构设计，由于更换了模块，因此使用寿命不受限制。按照该计划，新的俄罗斯空间站的规模将比“和平”号更大，将在高度400公里、倾角98度的轨道上飞行，这将有可能监测整个地球表面[66]。

但俄方这次空间站规划某种程度上是一种政治层面的表态，后续是否有足够资金来研制新一代的空间站还存在较大变数。[66]

美国

2022年2月1日，美国国家航空航天局（以下简称NASA）宣布，将国际空间站的寿命延长至2030年，届时国际空间站将受控重返大气层，经过烧蚀之后坠入南太平洋的尼莫点（是地表上距离各大陆最远的位置，又称“卫星坟墓”）。[37][57]

美国的未来空间站发展将朝着深空化和商业化发展，其中近地轨道运行的空间站可能交给商业航天公司，美国宇航局已经将国际空间站物资补给和载人飞行交给了商业航天企业，经验和技术都满足要求。[66]

在商业化近地轨道空间站方面，NASA提出“商业近地轨道目的地”(CLD)项目，2021年12月2日，NASA向三个太空合同拨款4.156亿美元，其中蓝色起源公司获得1.3亿美元，纳诺拉克斯公司获得1.6亿美元，诺斯罗普·格鲁曼公司获得1.256亿美元。该项目两个阶段的第一阶段，预计将于2025年结束。在第二阶段，NASA将选择其最喜欢的解决方案，供NASA宇航员使用，并购买一套初始服务。 [67]

除了CLD项目外，NASA还向航天公司Axiom Space授予了价值1.4亿美元的合同，为国际空间站建造舱段。当国际空间站退役后，Axiom计划将其模块分离，将其改造为能够独立飞行的空间站。[66]

深空方向，2020年9月21日，NASA正式发布“阿尔忒弥斯”月球探索计划，其中计划利用“门户”月球轨道空间站作为月球表面探测器的通信中继和物资中转站。“门户”空间站的规划为：主要结构包括居住舱、动力与推进单元、货运舱、气闸舱、猎户座飞船Orion等，除了动力与推进舱具有动力系统可以由商业火箭发射，其它模块将主要由SLS发射。[68]

其他

印度计划完成首次载人航天飞行任务后从2022年开始着手建设该国首个空间站，建成后可供宇航员在其上停留工作15至20天。[69]

参考资料

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[1]贾玉红. 航空航天概论. 第4版. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2017-08: 10.

[2]彭成荣. 航天器总体设计. 国防工业出版社, 2020-10: 10-11.

[3]空间站为什么只“飞”400公里高.新华网. [2023-02-18].

[4]万志强. 问天神器. 北京: 化学工业出版社, 2018-10: 11-12.

[5]贾玉红. 航空航天概论. 第4版. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2017-08: 24-25.

[6]《2011年中国的航天》白皮书.国家航天局. [2023-02-18].

[7]工程简介.中国载人航天工程. [2023-02-18].

[8]万志强. 问天神器. 北京: 化学工业出版社, 2018-10: 12.

[9]视频丨神舟十二号3名航天员顺利进驻天和核心舱.央视网. [2023-02-18].

[10]航天新征程 | 神十四任务完成中国空间站基本构型建造.央视网. [2023-02-18].

[11]神舟十六号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接.中国载人航天工程网-今日头条. [2023-05-30].

[12]新房客入住！神十六乘组进驻空间站.环球网-今日头条. [2023-05-30].

[13]神十六乘组进驻空间站 两位指令长热情相拥 现场传来一片问好声.海客新闻-西瓜视频. [2023-05-30].

[14]神舟十五号 “圆梦乘组”将于6月4日返回东风着陆场.光明网-今日头条. [2023-06-04].

[15]神舟十五号返回舱舱门已打开，三名航天员报告感觉良好.新京报-今日头条. [2023-06-04].

[16]顺利着陆！“圆梦乘组”航天员感觉良好，神十五任务圆满成功.环球网-今日头条. [2023-06-04].

[17]北京日报. 今年10—11月神十六、神十七乘组将迎来轮换.今日头条. [2023-06-04].

[18]张聚恩, 万志强. 空天工程通识. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2020-01: 103-104.

[19]International Space Station Overview | NASA.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[20]ESA - kernel (20).欧空局. [2023-02-20].

[21]刘家騑, 李晓敏, 郭桂萍. 航天技术概论[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2014-08: 19，134-135. 978-7-5124-1296-5.

[22]罗恩·米勒, 加里·基特马赫, 罗伯特·珀尔曼. 空间站简史:前往下一颗星球的前哨/(美) 罗妍莉译. 罗妍莉，译. 成都: 四川科学技术出版社, 2021: 10. 978-7-5727-0076-7.

[23]汤波. 空间站——从大国之争到空间探索转型[J]. 卫星与网络, 2021, (08): 28-42.

[24]北京科协科普中国. 中国为什么要建设空间站.澎湃. [2023-02-18].

[25]参考消息. 揭秘美国秘密空间站计划:在地球轨道安插间谍.中华网. [2023-02-18].

[26]Documents - Early Space Station Activities.美国国家航空航天局. [2023-02-18].

[27]Encyclopedia Astronautica.宇航百科全书. [2023-02-18].

[28]“礼炮”号空间站.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[29]从“礼炮1号”到国际空间站 聊聊空间站那些事.中国青年网. [2023-02-19].

[30]国家空间科学中心. 科普丨天空实验室，美国空间探索的先锋之躯.腾讯网. [2023-02-19].

[31]天宫一号成功发射 浩瀚太空迎来第一座"中国宫".中国政府网. [2023-02-19].

[32]中国载人航天首次手控交会对接成功 2012-06-26 12:41:41.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[33]独家视频丨空间站天和核心舱发射升空!.央视网. [2023-02-19].

[34]中国空间站天和核心舱发射成功 习近平代表党中央、国务院和中央军委致电祝贺.中国政府网. [2023-02-19].

[35]空间站梦天实验舱与空间站组合体在轨完成交会对接.央视新闻客户端. [2023-02-19].

[36]空间站梦天实验舱顺利完成转位 中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[37]NASA Provides Updated International Space Station Transition Plan.美国国家航空航天局. [2023-02-19].

[38]景海鹏. 空间站:迈向太空的人类探索.中国知网. [2023-02-19].

[39]空间站的种类和用途.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[40]载人航天史话之二 前苏联的军用空间站——命运多舛的“钻石”计划.中国知网. [2023-02-19].

[41]“和平”号空间站.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[42]人民日报:梦天实验舱转位成功，空间站“T”字基本构型在轨组装完成 三舱就位 筑梦苍穹(科技自立自强·逐梦深空).中国载人航天工程. [2023-02-19].

[43](德) 厄思斯特·梅瑟施米德, 莱茵霍尔德·伯特兰. 空间站系统和应用. 周建平等，译. 北京: 中国宇航出版社, 2013: 152-156，276-292.

[44]530 Origin DNS Error.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[45]世界周刊丨两个人徒手“救回”失联空间站?这不是电影→.央视网. [2023-02-19].

[46]详解“礼炮号”空间站.中国载人航天工程. [2023-02-19].

[47]美国天空实验室.央视网. [2023-02-20].

[48]Chapter IV: Skylab Design and Operation.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[49]Contents.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[50]国际空间站各舱段命名由来.中国载人航天工程. [2023-02-20].

[51]Space Station Research Explorer on NASA.gov.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[52]苏怀朋, 赵振昊, 孙永进, 王峰. 载人空间站空间科学应用研究[J]. 宇航学报, 2014, 35(09): 985-991.

[53]什么是国际空间站?国际空间站主要结构由哪几部分组成?建成后的国际空间站有什么用途?.国家航天局. [2023-02-20].

[54]International Space Station Facts and Figures | NASA.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[55]Space Station Assembly | NASA.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[56]Crews and Expeditions | NASA.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[57]FAQ: The International Space Station 2022 Transition Plan | NASA.美国国家航空航天局. [2023-02-20].

[58]人民日报. 揭秘中国空间站.新华网. [2023-02-20].

[59]问天实验舱与天和核心舱组合体在轨完成交会对接.中国载人航天工程. [2023-02-20].

[60]我国成功实施问天实验舱转位.中国载人航天工程. [2023-02-20].

[61]空间站梦天实验舱与空间站组合体在轨完成交会对接.中国载人航天工程. [2023-02-20].

[62]未来五年航天计划披露:建成中国空间站、共建国际月球科研站、火星采样返回…….中国政府网. [2023-02-20].

[63]中国空间站提供国际合作新平台(外媒看中国).人民网国际. [2023-02-20].

[64]“飞天巨眼”，中国造!(筑梦“太空之家”——中国空间站建设记 ).央视网. [2023-02-20].

[65]首批国际合作项目载荷将于2023年进入中国空间站.中国政府网. [2023-02-20].

[66]俄方要退出国际空间站 2024后全球只有中国有空间站?.新华网. [2023-02-20].

[67]NASA选择蓝色起源和其他两家机构设计新的空间站.中国数字科技馆. [2023-02-20].

[68]ESA深空门户专刊.中国科学院太空应用重点实验室. [2023-02-20].

[69]印度空间机构宣布计划建空间站.央视网. [2023-02-20].

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