“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段的發(fā)展與應(yīng)用研究

苑藝（北京空間科技信息研究所）

自1998年11月“國(guó)際空間站”（ISS）第一個(gè)基礎(chǔ)組件—俄羅斯曙光號(hào)（Zarya）功能貨艙成功發(fā)射以來，ISS已成功在軌運(yùn)行近21年，目前計(jì)劃延期運(yùn)營(yíng)至2024年，并對(duì)站上設(shè)備進(jìn)行全面評(píng)估，研究其是否具備延期工作至2024年以后的可能性。ISS俄羅斯艙段現(xiàn)階段仍處于建造之中，目前由五部分組成，后續(xù)計(jì)劃再發(fā)射3個(gè)艙段，對(duì)現(xiàn)有艙段進(jìn)行補(bǔ)充，待ISS退役后，俄羅斯計(jì)劃以部分在軌艙段為基礎(chǔ)建造本國(guó)獨(dú)立軌道站。

為充分開展在軌應(yīng)用，俄羅斯在ISS建造之初便制定了《“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段計(jì)劃開展的科學(xué)應(yīng)用研究與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期規(guī)劃》，確定了十個(gè)研究領(lǐng)域，此后不定期對(duì)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行更新，用以指導(dǎo)ISS俄羅斯艙段開展應(yīng)用研究。俄羅斯發(fā)布的2018年版科學(xué)應(yīng)用研究與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期規(guī)劃中明確了六大研究領(lǐng)域，同時(shí)公布了299項(xiàng)計(jì)劃開展及已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

1“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段基本情況

目前在軌情況

隨曙光號(hào)功能貨艙成功發(fā)射，俄羅斯分別于2000年7月發(fā)射了星辰號(hào)（Zvezda）服務(wù)艙，2001年9月發(fā)射了碼頭號(hào)（Pirs）對(duì)接艙（SO－1），2009年11月發(fā)射了搜索號(hào)（Poisk）迷你研究艙－2（MIM－2），2010年5月發(fā)射了破曉號(hào)（Rassvet）迷你研究艙－1（MIM－1）。目前，上述五部分構(gòu)成“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段在軌運(yùn)行，總質(zhì)量約64t，密封艙總體積約197m3。本著“邊建造邊利用”的原則，“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段正定期接受航天員造訪，并有序開展相關(guān)應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)研究。

后續(xù)發(fā)展規(guī)劃

“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段計(jì)劃用于為實(shí)現(xiàn)月球和火星飛行提供必要的技術(shù)保障，以及研究人類在太空中長(zhǎng)期駐留技術(shù)等。根據(jù)俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)（ROSCOSMOS）2016年發(fā)布的《2016－2025年俄羅斯聯(lián)邦航天規(guī)劃》，俄羅斯計(jì)劃持續(xù)運(yùn)營(yíng)“國(guó)際空間站”至2024年，并計(jì)劃先后補(bǔ)充科學(xué)號(hào)（Nauka）多功能實(shí)驗(yàn)艙、停泊號(hào)（Prichal）節(jié)點(diǎn)艙和科學(xué)-動(dòng)力艙，并對(duì)俄羅斯在軌艙段進(jìn)行維護(hù)，待ISS退役后，以部分在軌艙段為基礎(chǔ)建造本國(guó)獨(dú)立的軌道站。

俄羅斯艙段當(dāng)前在軌結(jié)構(gòu)示意圖

在研艙段主要性能參數(shù)

（1）科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙

科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙主要用于開展在軌應(yīng)用，其發(fā)射質(zhì)量21.2t，密封艙體積70m3，設(shè)計(jì)壽命10年，載有大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中可安裝單質(zhì)量達(dá)3t的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。密封艙內(nèi)設(shè)有9個(gè)多功能工位，同時(shí)有6m3的空間可用于安裝科學(xué)儀器，艙內(nèi)配有舷窗用于安裝光學(xué)儀器；密封艙外設(shè)有至少13個(gè)專用載荷（其中包括兩個(gè)裝有有源有效載荷適配器的平臺(tái)）可同時(shí)進(jìn)行工作。多功能實(shí)驗(yàn)艙還載有機(jī)械接口、真空接口、確?？茖W(xué)設(shè)備恒溫接口、多功能實(shí)驗(yàn)艙綜合裝置控制系統(tǒng)（SUBK）的科學(xué)設(shè)備供電接口、SUBK與科學(xué)設(shè)備間的信息指令接口，同時(shí)可在空間實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間為其提供所需的工作條件，保存原始材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，為了可以在多功能實(shí)驗(yàn)艙開展長(zhǎng)期科學(xué)-應(yīng)用研究項(xiàng)目，艙上還設(shè)有防震臺(tái)、手套箱和恒溫箱等專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

俄羅斯艙段建造完成后在軌結(jié)構(gòu)示意圖

科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙外形圖

目前，科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙計(jì)劃于2020年使用質(zhì)子-M（Proton-M）運(yùn)載火箭從拜科努爾航天發(fā)射中心發(fā)射升空，并與星辰號(hào)服務(wù)艙的天底點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接。

（2）停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙

停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙呈球形，直徑3.3m，密封艙體積19m3，發(fā)射質(zhì)量4.75t，在軌質(zhì)量3.89t，配有6個(gè)對(duì)接口。盡管體積不大，但這個(gè)球形艙卻在俄羅斯航天計(jì)劃中扮演著重要角色，其不僅將用于連接科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙與后續(xù)將發(fā)射的科學(xué)-動(dòng)力艙，還可能作為未來俄羅斯獨(dú)立軌道站上唯一的永久艙段。未來俄羅斯計(jì)劃建立的獨(dú)立軌道站，其結(jié)構(gòu)不同于之前的和平號(hào)、和平二號(hào)空間站以及目前在軌的“國(guó)際空間站”，而是以該節(jié)點(diǎn)艙為中心，連接多功能實(shí)驗(yàn)艙、科學(xué)-動(dòng)力艙等多個(gè)艙段，這就意味著其不可替換性，因此對(duì)該節(jié)點(diǎn)艙的壽命提出了特殊要求，目前，其設(shè)計(jì)壽命不少于30年。

停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙需要對(duì)接在科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙上，原計(jì)劃于2021年發(fā)射，由于科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙推遲發(fā)射，導(dǎo)致停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙的發(fā)射時(shí)間不早于2022年。

停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙外形圖

科學(xué)-動(dòng)力艙外形圖

（3）科學(xué)-動(dòng)力艙

科學(xué)-動(dòng)力艙主要計(jì)劃用于為俄羅斯艙段提供獨(dú)立的電力供應(yīng)，以便待“國(guó)際空間站”退役后俄羅斯可以建設(shè)獨(dú)立的軌道站，其發(fā)射質(zhì)量為20.89t，密封艙體積92m3，設(shè)計(jì)壽命15年，將與停泊號(hào)節(jié)點(diǎn)艙對(duì)接?？茖W(xué)-動(dòng)力艙將載有總面積達(dá)155m2的太陽(yáng)電池帆板，電池帆板采用特制導(dǎo)向裝置與艙段主體相連，該導(dǎo)向裝置由俄羅斯主要衛(wèi)星制造商列舍特涅夫信息衛(wèi)星系統(tǒng)股份公司（ISS Reshetnev）研制，該公司還負(fù)責(zé)為艙段研制天線系統(tǒng)。壽命初期，科學(xué)-動(dòng)力艙可提供18kW電力，其中可為其余俄羅斯艙段提供高達(dá)12kW的電力供給。此外，科學(xué)-動(dòng)力艙配有新一代天線，使俄羅斯艙段不再依賴美國(guó)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以通過射線－5（Luch－5）數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星與俄羅斯地面飛行控制中心保持24h通信。

科學(xué)-動(dòng)力艙內(nèi)部設(shè)計(jì)效仿了美國(guó)命運(yùn)號(hào)（Destiny）實(shí)驗(yàn)艙和歐洲哥倫布號(hào)（Columbus）實(shí)驗(yàn)艙，計(jì)劃安裝國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有效載荷機(jī)柜（ISPR），便于替換服務(wù)系統(tǒng)和科學(xué)設(shè)備。科學(xué)-動(dòng)力艙內(nèi)設(shè)有生命保障系統(tǒng)以及專門的睡眠區(qū)，為了充分合理地利用內(nèi)部空間，部分區(qū)域的睡眠設(shè)施和科學(xué)設(shè)備可相互替換。

通州區(qū)河流水系較為發(fā)達(dá)，大部分河堤路可改造成景觀綠道，原有路由寬度較窄時(shí)，可改造成圖4(a)所示斷面，打造慢性交通系統(tǒng)，僅供行人和非機(jī)動(dòng)車走行，以休閑觀光為主要功能；原有路由寬度較為適宜時(shí)，可劃分出雙向兩車道的斷面形式，如圖4(b)所示；圖4(c)為改造的于家務(wù)鄉(xiāng)鳳港減河綠道示意圖.

目前，科學(xué)-動(dòng)力艙仍處于研制階段，由能源火箭航天集團(tuán)負(fù)責(zé)整體研制工作。2018年6月，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)下屬主要科學(xué)研究機(jī)構(gòu)中央機(jī)械制造科學(xué)研究所（TsNIIMash）對(duì)科學(xué)-動(dòng)力艙的密封艙外殼和非密封艙外殼進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)，兩個(gè)外殼均順利通過該階段強(qiáng)度測(cè)試；2019年6月，科學(xué)-動(dòng)力艙的密封艙通過了壽命測(cè)試，證明其密封艙體符合在軌工作15年的技術(shù)任務(wù)要求。

科學(xué)-動(dòng)力艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 “國(guó)際空間站”俄羅斯艙段應(yīng)用研究

俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)及其下屬機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段的運(yùn)營(yíng)管理，其中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的參與者包括：空間實(shí)驗(yàn)提供方、站上實(shí)驗(yàn)設(shè)備研制方、俄羅斯艙段研制方、航天員訓(xùn)練中心、太空飛行醫(yī)療保障機(jī)構(gòu)和地面飛行控制中心。與此同時(shí)，為更好地協(xié)調(diào)站上應(yīng)用研究工作，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)與俄羅斯科學(xué)院（RAS）聯(lián)合成立了載人空間設(shè)施開展科學(xué)應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)（STAC），其主要工作包括：對(duì)計(jì)劃在俄羅斯艙段上開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申請(qǐng)進(jìn)行遴選；確定在俄羅斯艙段開展科學(xué)應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的、任務(wù)、重點(diǎn)及優(yōu)先方向；每年對(duì)計(jì)劃在俄羅斯艙段上開展的長(zhǎng)期、短期及其他規(guī)劃的科學(xué)應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)的實(shí)施成果進(jìn)行分析，審查實(shí)驗(yàn)開展情況，制定調(diào)整和籌資建議，評(píng)估在俄羅斯艙段開展的科學(xué)應(yīng)用研究和空間實(shí)驗(yàn)階段性成果，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究和實(shí)驗(yàn)成果的科學(xué)審查，并提出對(duì)已有成果的進(jìn)一步使用建議。

為進(jìn)一步充分利用“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段部分的資源，2018年6月，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)正式宣布俄羅斯艙段面向商業(yè)實(shí)驗(yàn)開放，邀請(qǐng)廣大教育和科研機(jī)構(gòu)在站上開展實(shí)驗(yàn)，同時(shí)發(fā)布了《“國(guó)家空間站”俄羅斯艙段科學(xué)設(shè)備及裝置名錄》，其中列出了站上現(xiàn)有資源，并將科學(xué)設(shè)備和裝置按六大實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域進(jìn)行分類，說明其具體用途、組件、尺寸、質(zhì)量、接口等技術(shù)指標(biāo)參數(shù)供客戶參考。此外，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)還專門設(shè)立了服務(wù)窗口，面向商業(yè)客戶收集需求，然后由中央機(jī)械制造科學(xué)研究所的科學(xué)技術(shù)顧問委員會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行專業(yè)評(píng)估。2018年12月，俄羅斯艙段開展了一項(xiàng)與生物打印技術(shù)相關(guān)的商業(yè)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)從申請(qǐng)到正式開展花費(fèi)了約半年的時(shí)間，后續(xù)俄羅斯還計(jì)劃成立一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)簡(jiǎn)化申請(qǐng)流程，同時(shí)為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)建一個(gè)清晰透明的系統(tǒng)，商業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的申請(qǐng)周期有望進(jìn)一步縮短，不過具體情況還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的復(fù)雜程度而定。

俄羅斯艙段2024年前開展實(shí)驗(yàn)情況

在軌開展應(yīng)用情況

為充分利用“國(guó)際空間站”，在艙段建造初期俄羅斯便組織科學(xué)教育機(jī)構(gòu)和工業(yè)部門開展“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段的應(yīng)用研究，收到來自80個(gè)組織的406份申請(qǐng)，內(nèi)容涉及11個(gè)領(lǐng)域。專家們對(duì)申請(qǐng)內(nèi)容進(jìn)行可行性技術(shù)評(píng)估后，制定了《“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段計(jì)劃開展的科學(xué)應(yīng)用研究與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期規(guī)劃》，確定了10個(gè)研究領(lǐng)域，此后不定期對(duì)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行更新，用以指導(dǎo)俄羅斯艙段開展應(yīng)用研究。

2018年發(fā)布的新版《2024年前“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段計(jì)劃開展科學(xué)應(yīng)用研究與實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)期規(guī)劃》中明確了六大研究領(lǐng)域，列出299個(gè)計(jì)劃開展和已完成以及32個(gè)因故取消的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

俄羅斯艙段在技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證領(lǐng)域計(jì)劃開展及已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多，總計(jì)達(dá)79項(xiàng)，其次是地球與地球科學(xué)（58項(xiàng)）、生物學(xué)與生物技術(shù)（57項(xiàng)）、人體學(xué)研究（54項(xiàng)）、物理科學(xué)（30項(xiàng)）和教育活動(dòng)與推廣（21項(xiàng)）領(lǐng)域。目前，俄羅斯艙段開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均是在為了解地球、周圍環(huán)境及整個(gè)宇宙，以及探索月球及更遠(yuǎn)深空做準(zhǔn)備。

六大領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)占比圖

各領(lǐng)域重點(diǎn)研究方向

（1）技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證領(lǐng)域

俄羅斯艙段在技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證領(lǐng)域開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量占比最高，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖情_發(fā)和改進(jìn)空間技術(shù)及其組件，發(fā)展新型空間技術(shù)工藝以提升俄羅斯艙段的利用率并確保其高效運(yùn)作，同時(shí)為打造先進(jìn)的深空探測(cè)空間基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)組件。目前，俄羅斯在該領(lǐng)域開展的技術(shù)研究主要是為了開發(fā)新技術(shù)，用來建造地面及站上空間系統(tǒng)、研制衛(wèi)星及空間探測(cè)器等，同時(shí)確保航天器的可靠性、降低飛行風(fēng)險(xiǎn)并開展科學(xué)研究。首要研究方向是開發(fā)新型地面及站上空間系統(tǒng)、衛(wèi)星、科學(xué)設(shè)備等，具體包括：①研制新型系統(tǒng)、衛(wèi)星、飛船、空間站及科研設(shè)備；②研究新型材料的耐久性；③研制新型的管理及控制方法；④開發(fā)空間技術(shù)建造新理念；⑤研制機(jī)器人技術(shù)設(shè)備等。次要研究方向是確保飛行及開展科學(xué)研究的可靠性、降低風(fēng)險(xiǎn)，具體包括：①研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及其承載能力；②監(jiān)測(cè)空間站外部環(huán)境；③研究飛行軌道上的微隕石及人為活動(dòng)情況；④研究空間站及其周圍的物理環(huán)境。

（2）地球與空間科學(xué)領(lǐng)域

俄羅斯艙段在地球與空間科學(xué)領(lǐng)域開展空間實(shí)驗(yàn)的目的包括研究在地球表面、大氣層及電離層之間發(fā)生的物理過程，研究近地空間及更遠(yuǎn)深空。該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)應(yīng)用方向之一是建立和發(fā)展空間探測(cè)器和對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，以解決當(dāng)前的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)問題。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)、鑒別物理現(xiàn)象并對(duì)其進(jìn)行分類，對(duì)與環(huán)境保護(hù)、天氣預(yù)報(bào)、不利的水文氣象相關(guān)的自然經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象和進(jìn)程進(jìn)行狀態(tài)記錄并予以監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過監(jiān)測(cè)，對(duì)緊急情況進(jìn)行規(guī)模評(píng)估并采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)急措施，盡量將損害降到最低。此外，該領(lǐng)域研究還可用于監(jiān)測(cè)與資源利用相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的效率，同時(shí)對(duì)地球演變、環(huán)境和氣候的變化進(jìn)行研究。該領(lǐng)域計(jì)劃及已經(jīng)開展的空間實(shí)驗(yàn)研究方向包括：①大氣層及下墊面研究；②生態(tài)研究；③研究和診斷自然及人為災(zāi)害；④開發(fā)新型遙感技術(shù)及方法；⑤測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；⑥開發(fā)新型數(shù)據(jù)交換、存儲(chǔ)和加工技術(shù)。

（3）生物學(xué)與生物技術(shù)

俄羅斯艙段在生物學(xué)與生物技術(shù)領(lǐng)域開展空間實(shí)驗(yàn)的目的包括：研究在太空飛行條件下活體生物（動(dòng)物、植物、微生物、細(xì)胞）的生命活動(dòng)特征；研究生物降解工藝、功能器官和組織的再生特性以及細(xì)胞間的相互作用特性；獲取先進(jìn)生物技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝試驗(yàn)研究；獲得關(guān)于生命科學(xué)基礎(chǔ)問題的新認(rèn)知?？臻g生物學(xué)需要解決的一個(gè)重要問題是研究和開發(fā)用于保障人類執(zhí)行更遠(yuǎn)深空任務(wù)所需的方法和技術(shù)手段，研究個(gè)體發(fā)育學(xué)發(fā)展進(jìn)程，通過研究長(zhǎng)期進(jìn)行太空飛行的高等異養(yǎng)生物（鳥類、魚類、植物等）的個(gè)體及器官發(fā)育，來解決普通生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、重力生物學(xué)的基本問題，建立具有生物循環(huán)功能的高級(jí)生命保障系統(tǒng)，如可以為航天員提供新鮮食物和部分可再生空氣的太空溫室。生物技術(shù)研究主要包括研究太空飛行過程中影響生命機(jī)體的因素；生物活性物質(zhì)的基因表達(dá)；微重力條件下生物工藝進(jìn)程的滲透特性；X射線衍射分析蛋白質(zhì)晶體等。該領(lǐng)域計(jì)劃及已經(jīng)開展的空間實(shí)驗(yàn)研究方向包括：①獲取可用于做X射線衍射以及可用于后續(xù)研制新型藥物的蛋白質(zhì)晶體；②獲取具有專門用途的高純度生物制劑；③培育細(xì)胞并獲取可用于醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)的具有特殊性質(zhì)的生物體；④研究醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)產(chǎn)品制造的生物技術(shù)過程，用以開發(fā)在軌飛行條件下獲得生物產(chǎn)品的基礎(chǔ)技術(shù)，同時(shí)改進(jìn)相應(yīng)的地面研制技術(shù)；⑤開展空間生物技術(shù)的主要基地是有人照料的空間站。

（4）人體學(xué)研究領(lǐng)域

俄羅斯艙段在人體學(xué)研究領(lǐng)域開展空間實(shí)驗(yàn)的目的是為了獲取新數(shù)據(jù)，用以改善未來用于執(zhí)行月球和火星載人航天飛行任務(wù)的醫(yī)療保障系統(tǒng)，同時(shí)解決生命科學(xué)領(lǐng)域的基本問題。該領(lǐng)域開展的實(shí)驗(yàn)方向包括航天醫(yī)學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、心理生理學(xué)、輻射物理研究等，以及在太空飛行過程中，空間環(huán)境對(duì)于人體各系統(tǒng)機(jī)能（心血管、呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、水鹽代謝以及荷爾蒙調(diào)節(jié)等）的影響，還有航天員間的關(guān)系以及操作活動(dòng)等。該領(lǐng)域計(jì)劃及已經(jīng)開展的空間實(shí)驗(yàn)研究方向包括：①確定人體在空間飛行過程中自身調(diào)節(jié)可以達(dá)到的極限，確保調(diào)節(jié)過程安全、可逆；②改進(jìn)用于診斷和預(yù)測(cè)航天員身體健康狀況、心理情緒狀態(tài)及工作能力的方法和手段；③完善可以穩(wěn)定和控制航天員狀態(tài)的方法和設(shè)備，預(yù)防可能發(fā)生的紊亂，并利用遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)治療疾病；④開發(fā)可以改善航天員心理、生理狀態(tài)及職業(yè)活動(dòng)的方法和設(shè)備；⑤完善輻射監(jiān)測(cè)和輻射情況預(yù)測(cè)的方法和設(shè)備；⑥為安全、高效地飛往月球和火星提供醫(yī)療及心理方面的保障。

（5）物理科學(xué)領(lǐng)域

俄羅斯艙段在物理科學(xué)領(lǐng)域開展空間實(shí)驗(yàn)的目的包括：研究微重力條件下的物理和化學(xué)進(jìn)程；通過研究空間材料學(xué)獲取新材料，包括在地面條件下難以獲得的材料和物質(zhì)；為升級(jí)地面技術(shù)工藝開展研究；開發(fā)和研究關(guān)鍵技術(shù)工藝，以便為深空探測(cè)和利用外層空間建立先進(jìn)的載人航天綜合系統(tǒng)以及無人探測(cè)器。正因?yàn)榭臻g站上特殊的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以提供地面上很難獲得的實(shí)驗(yàn)條件，如微重力環(huán)境、特定真空值等，使一些空間實(shí)驗(yàn)得以順利開展。該領(lǐng)域計(jì)劃及已經(jīng)開展的空間實(shí)驗(yàn)研究方向包括：①晶體生長(zhǎng)；②獲取新材料過程；③空間條件下燃燒和合成物理學(xué)；④液體和相變物理學(xué)以及遷移現(xiàn)象；⑤有序等離子微粒結(jié)構(gòu)研究。

（6）教育活動(dòng)與推廣領(lǐng)域

俄羅斯艙段在教育活動(dòng)與推廣領(lǐng)域開展空間實(shí)驗(yàn)的目的是普及空間研究成果，宣傳俄羅斯航天員取得的成就，同時(shí)在太空開展以教育為目的的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和主題課程。“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段作為一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)室，不僅可以在站上以深入淺出的形式為學(xué)生講解航天員在太空可以做什么，普及宇航學(xué)所取得的成就以及這些成就的實(shí)際應(yīng)用，還可以使學(xué)生成為空間實(shí)驗(yàn)的參與者。該領(lǐng)域計(jì)劃及已經(jīng)開展的空間實(shí)驗(yàn)研究方向包括：①科學(xué)知識(shí)的傳播與普及；②科學(xué)教育演示實(shí)驗(yàn)；③科學(xué)技術(shù)教育實(shí)驗(yàn)；④參與國(guó)際合作空間項(xiàng)目。

3 小結(jié)

通過對(duì)“國(guó)際空間站”俄羅斯艙段的發(fā)展與應(yīng)用研究，得出以下結(jié)論：

1）明確整體規(guī)劃目標(biāo)，及時(shí)進(jìn)行戰(zhàn)略性調(diào)整。俄羅斯艙段在建立之初就制定了長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，但由于預(yù)算緊張，導(dǎo)致部分艙段的研制工作一再遭遇拖延。在此情況下，俄羅斯根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)作出戰(zhàn)略調(diào)整，更改整體構(gòu)形并對(duì)推遲發(fā)射的艙段進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，以確?！皣?guó)際空間站”退役后，能夠以部分在軌艙段為基礎(chǔ)建立本國(guó)獨(dú)立的軌道站。

2）注重技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效益最大化。俄羅斯艙段開展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)具有完備的流程，并且設(shè)立專門機(jī)構(gòu)，對(duì)來自各方申請(qǐng)的空間實(shí)驗(yàn)開展可行性研究、立項(xiàng)論證，擇優(yōu)納入長(zhǎng)期規(guī)劃方案。與此同時(shí)，建立了空間實(shí)驗(yàn)成果的保存與應(yīng)用機(jī)制，使感興趣的用戶可以通過申請(qǐng)盡早獲取空間實(shí)驗(yàn)相關(guān)材料，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用最大化。

3）積極推動(dòng)公私合作，探索商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式。“國(guó)際空間站”是科學(xué)研究和開發(fā)太空資源的重要手段，對(duì)于俄羅斯而言后續(xù)該項(xiàng)目開發(fā)的關(guān)鍵任務(wù)是通過商業(yè)收入減少國(guó)家開支，因此正在考慮維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)商業(yè)收入最大化。目前，俄羅斯已通過公布有效載荷指標(biāo)參數(shù)、簡(jiǎn)化空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申請(qǐng)及審批流程等手段，來吸引更多客戶在俄羅斯艙段上開展商業(yè)實(shí)驗(yàn)。