251个有趣的实验科学(有趣的科学小实验简单易学)

 

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据SlashGear报道，在太空竞赛正式开始之前，专家们已经在为人们可以生活和工作的轨道空间站制定计划。由于苏联和美国竞相争取完成载人登月计划，这些目标最初被放在了次要位置。

一旦人类完成登月计划，重点就转移到在太空中建立一个更永久的人类存在。第一个适当的空间站—沙留特1号（Salyut 1），是由苏联在1971年建造的。在接下来的15年里，在Salyut计划的其余部分中发射了更多的空间站。

1986年，苏联发射了和平号（ Mir ）空间站，这与之前相对简单的空间站不同，它是模块化的，允许随着时间的推移而增加。这个空间站为后来成为人类历史上最令人印象深刻的建筑项目奠定了基础。

从1998年开始，苏联和美国开始了一个联合项目，在低地球轨道上建造一个巨大的轨道实验室。随着前两个模块，即曙光号(Zarya)和团结号（Unity）的加入，国际空间站诞生了。它的建立使人类在太空中持续存在了20多年，并为微重力实验和研究太空飞行对人体的影响提供了一个行动基地。国际空间站正在为未来前往火星和其他地方的长期任务奠定基础。

国际空间站的快速运行

国际空间站并不是人类有史以来建造的最快的东西--这一荣誉属于帕克太阳探测器，它以每小时43万英里的速度围绕太阳和金星旅行。尽管如此，国际空间站仍以惊人的速度运行。

国际空间站以每小时约17,500英里的速度绕地球运行。在这种速度下，空间站上的宇航员每90分钟绕地球一圈，在每24小时内经历16次日出和日落。虽然宇航员和宇航员在空间站工作时可能感觉不到，但这意味着他们每秒钟都在穿越5英里的太空地形。这大约是音速的23倍。

作为背景，从地球到月球的距离大约是238,900英里。1969年，阿波罗11号任务宇航员花了大约三天时间到达那里，但是按照空间站的速度，它可以在一天之内到达月球并返回地球。

相对论告诉我们，我们运动的速度越快，我们体验的时间就越慢。在我们的普通生活中，我们的旅行速度并没有实质性地改变我们对时间的主观体验，但当你移动得非常快时，情况就不同了。当我们接近光速时，如果我们能想出办法，主观时间的变化将带来真正的不同。

尽管国际空间站的速度很快，但与光速每秒186,000英里的惊人速度相比，它的移动速度仍然相对缓慢。尽管如此，国际空间站的移动速度仍然足以测量时间膨胀对其居民的影响。

空间站上的人体验时间更慢

相对论告诉我们，我们运动的速度越快，我们体验的时间就越慢。在人类的普通生活中，我们的旅行速度并没有实质性地改变我们对时间的主观体验，但当你移动得非常快时，情况就不同了。尽管国际空间站的速度很快，但与光速每秒186,000英里的惊人速度相比，它的移动速度仍然相对缓慢。尽管如此，国际空间站的移动速度仍然足以测量时间膨胀对其居民的影响。

一个在空间站生活一年的宇航员将比我们在地球表面的人少经历大约百分之一秒的时间。这并不多，但它仍然意味着，与我们其他人相比，空间站上的人正在非常缓慢地进行时间旅行，进入未来。

国际空间站是由五个空间机构和总共15个国家建造的

太空探索常常让人觉得是各个国家之间的竞争，但国际空间站挑战了这种态度。根据定义，太空是一个没有边界的领域，它代表了全球社会协同运作的机会，而不是对立。

空间站刚建成时，美国和俄罗斯是唯一的两个伙伴国家，但在这几年中，更多的国家和组织加入了这个行列。今天，国际空间站已经由美国宇航局、俄罗斯航天局、加拿大航天局（CSA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和由11个国家组成的欧洲航天局（ESA）建造并配备人员。

国际空间站的乘员空间是根据每个国家或组织对整体的相对贡献来分配的。迄今为止，空间站已经有来自18个国家的工作人员和访客，包括每个成员国和其他一些国家。空间站是一个持续的象征，表明当人类无国界和跨越政治意识形态共同工作时，会有什么可能。

空间站的法律地位是复杂的

可以说，制约国际空间站的法律是1998年1月签署的《国际空间站政府间协议》（IGA）。因为空间站是由不同的政府实体共同拥有和运营的，所以空间站上的法律问题变得有点疯狂。

该协议规定了空间站各组成部分的所有权和管辖权。最简单的说法是，成员国能够将其法律管辖权扩展到他们提供的空间站部分（模块或设备），以及他们派遣的宇航员。

这意味着宇航员有可能在一个舱段内受美国法律管辖，而在另一个舱段内则受日本、俄罗斯、加拿大或欧洲的法律管辖。这可能会导致人们在空间站上的期望值纠缠不清，但事情因各方之间的责任豁免而简化。该协议基本上规定，任何一个成员国都不会要求其他伙伴对正常空间站活动所造成的事故或损害负责。此外，任何出现的索赔将根据伙伴国之间的协议处理。

幸运的是，太空旅行者在离开地球时往往避免犯罪。当犯罪发生时，如2019年一名宇航员被指控从空间站非法进入其伙伴的银行账户，IGA提供了一个如何处理的框架。

空间站已经接待了超过250名宇航员

在任何时候，通常有7名宇航员在国际空间站上。有的时候，特别是在机组人员更换期间，可能会有多达13名机组人员暂时在空间站内，但这些时间很少，而且很短暂。

因为空间站已经连续有人居住了二十多年，所以来来往往的人很多。截至2022年2月，已有251人访问过该站，他们来自19个国家。如前所述，工作人员的分配主要是基于一个国家对空间站的贡献。因此，空间站的大部分工作人员，即155名宇航员，来自美国。

还有52名是俄罗斯宇航员，11名是日本宇航员，8名是来自加拿大的宇航员，包括指挥空间站的克里斯·哈德菲尔德，还有5名或更少的人来自欧洲航天局的不同成员或访问国。目前，访问空间站最多的记录由尤里·马连琴科和费奥多尔·尤奇金共同保持，他们都曾五次前往国际空间站。

国际空间站有一名机器人机组成员

如果国际空间站没有一个机器人成员，它就不是一艘合适的宇宙飞船。为了实现人们对机器人太空伙伴的幻想，例如中校 Data 和迷失太空中简单命名的机器人，NASA约翰逊航天中心 (JSC) 的科学家们制作了Robonaut 2作为空间站工作人员的第一个合成成员。

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通常被称为R2的Robonaut 2机器人给人们带来了天行者卢克的感觉--自2012年以来一直住在国际空间站上。R2拥有视觉系统、传感器和双手，其灵巧程度几乎与人类相同。该机器人能够代表机组人员完成重复性或危险性的任务，让他们腾出手来做关键工作，或防止他们遇到潜在的伤害。

然而，Robonaut 2主要是在站内作为未来长期太空任务中机器人活动的测试平台。宇航员们对Robonaut能力的了解可能会导致更先进的机器人在火星任务中协助宇航员。

包括太阳能电池阵列在内，空间站大约有一个足球场那么大

国际空间站以相当大的优势成为有史以来最大的航天器。如果我们把它放在地面上，国际空间站将从一边到另一边延伸到整个足球场。

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空间站的长度为357英尺，重量接近100万磅，为工作人员提供了足够的活动空间，以完成他们的目标。随着其BEAM模块的扩大，国际空间站有一个巨大的内部空间，尺寸为32,898立方英尺--尽管其中大部分是用来储存设备的。尽管如此，仍有大量的设施供宇航员享受。空间站有睡眠区、浴室和健身房，宇航员每天使用两个小时，以避免骨骼和肌肉流失。然而，它最好的特点是冲天炉，可以让宇航员从窗口眺望下面的地球。

尽管它很大，但空间站可能很快就会变得更大。有计划在未来几年为空间站增加三个模块。

它让宇航员在太空中生活了近两年时间

国际空间站的主要目标之一是了解在太空中长期停留对人体的影响，因为这一知识是人们前往火星等更遥远地点的能力的关键。为此，人们在空间站上一住就是几个月的情况并不罕见。

然而，说到美国宇航员，没有人比佩吉·怀特森在太空中呆的时间更长。在她的职业生涯中，她在地球外度过了665天22小时22分钟，只差几个月就到两年了。

怀特森于2018年从NASA退休，这可能已经结束了她在太空的时间。然而，她计划乘坐SpaceX公司的载人龙飞船返回国际空间站，担任 Axiom Mission 2的指挥官。这将是她的第四次飞行。

其他值得注意的长期任务包括NASA的双胞胎研究，在此期间，斯考特·凯利在国际空间站上呆了一年，而他的兄弟马克--他自己也是一名宇航员--留在了地球上。这项研究试图通过使用同卵双胞胎作为对照，来确定在太空中一年对人体的影响。

它花了10年时间和几十次任务来完成

美国前总统里根于1984年1月签署了建立国际空间站的计划，目标是在未来10年内开始。虽然这个时间表最终没有实现，但空间站最终还是建成了。

第一个部分，曙光号功能，于1998年11月由俄罗斯航天局发射，仅两周后，NASA的团结号（Unity）节点舱就被发射到轨道上。在接下来的十年里，在空间站建成之前，还完成了其他模块和供应品的交付。

总共需要30多次任务来运送模块，完成维修，并为空间站储存物资。其中许多任务是利用各种航天飞机完成的--事实上，这就是航天飞机计划维持了这么久的原因。

空间站的建设在2009年完成，此时它开始全面运作。

宇航员不得不喝回收的尿液

当你在太空中时，你必须带着你所需要的一切。这意味着宇航员除了科学仪器、实验和其他必需品外，还需要经常运送食物和水。

向空间站发射物资是很昂贵的，有时每公斤质量要花费几万或几十万美元。因此，NASA和其他空间机构，尽其所能限制有效载荷的重量，最终减少燃料成本。

做到这一点的一个有效方法是减少需要运往空间站的水的数量。国际空间站通过使用水回收系统来实现这一目标，该系统吸收人类和实验动物的尿液，以及空气中的冷凝水，并将其回收为可饮用的水。

这听起来可能并不讨人喜欢，但它本质上与地球上发生的事情相同，只是规模较小。到目前为止，空间站的水回收率约为93.5%，但科学家的目标是98%。达到这一里程碑将有助于为未来的火星任务铺平道路，在那里，补给将更加困难，甚至不可能。作为这项努力的一部分，一个新的回收系统组件在2021年被送到国际空间站。

ISS上的宇航员看不到你，但你可以看到ISS

空间站上的宇航员可以通过冲天炉看到很多东西，包括大型的特征，这些特征清晰可见。然而，从大约250英里的高空是不可能看到单个人的。用肉眼看空间站要容易得多。

只要太阳没有出来，很可能你就能看到天空中的国际空间站。空间站的外观，主要是它的太阳能电池板阵列，在它绕着天空运行时，反射了相当一部分阳光。

事实上，空间站是如此明亮，以至于它是夜空中第三个最明显的东西，仅次于月亮和金星。此外，国际空间站的轨道路径覆盖了地球上大约 90% 的人口中心，这意味着无论你住在哪里，只要你知道何时何地，都有很大机会看到它。

NASA的Spot the Station服务，以及其他一些网站和应用程序，跟踪空间站在天空中的移动，甚至会在它在你的地区出现时向你发出警报。然后，只要是晴朗的天空，你所要做的就是抬头看。

它不断受到数以千计的太空垃圾的威胁

据Space 报道，在空间站运行的二十多年里，大约有30次面临被太空垃圾撞击的危险，而且撞击的危险还在增加。这30起事件中的3起就发生在2020年。

截至2021年，有23000件太空垃圾被美国国防部追踪，其中每件大约是四英寸或更大。这些只是我们知道的那些碎片。随着太空垃圾在太空中呼啸而过，它有可能破裂，使其更难追踪。

NASA估计，有50万块大理石大小的碎片，而且所有这些碎片都以与空间站大致相当的速度巡航。即使是移动速度如此之快的小物体也会损坏航天器，当你依赖航天器来维持你的生命时，这客观上是很糟糕的。

在大多数情况下，跟踪是有效的，国际空间站一直能够避免重大碰撞。然而，在2021年，不可避免的事情发生了。一小块碎片撞击了CanadaArm2，一个位于空间站外部的机械臂。虽然该机械臂仍在运行，但这次撞击确实像子弹一样在它身上打了一个洞。空间机构正在研究潜在的解决方案，如ELSA-d卫星，以清理太空垃圾造成的混乱。

国际空间站将至少保持运行到2030年，而且它可能会有一个邻居

2022年1月31日，NASA确认国际空间站的活动已经延长到2030年。在此之后，空间站的未来还不清楚。俄罗斯航天局已经表示，由于技术老化，现在已经超出了其最初的任务设计，它希望退出该站。这可能最早在2025年发生。

即使俄罗斯航天局确实离开了国际空间站，他们也不会完全退出空间站的游戏。一个被称为俄罗斯轨道服务站（ROSS）的新空间站计划正在进行中。

此外，NASA正在与商业伙伴合作，在低地球轨道上建立更多的空间站，其中一些可能成为我们一直期待的著名的太空旅馆。无论发生什么，国际空间站的遗产是有保障的，在轨和国外的空间探索的未来是光明的。

变频器指的就是一种可以改变电器频率的借鉴，它是一个频率和电压能够调整输出的交流电源，主要的作用就是给异步电机进行调速使用。