50年前,人类第一个空间站由苏联人搭建,为了让空间站能在太空中持续运行,苏联专家耗费了很多心血。起初,他们决定给空间站安装一个火箭推进器,利用加速度产生的力量来抵消地心引力,使空间站得以在太空中悬浮,维持轨道的高度。然而,初次尝试就失败了,推进器过于强大,竟将空间站推向了更远的太空深处。

面对这一意外,苏联航天专家想了一个办法,将早期火箭背包上的小型推进器进行改装,把它安装在空间站上。改进后的推进器动力适中,刚好能够将空间站维持在预定的轨道上。
就这样,苏联的空间站在太空中稳定运行了23天,创造了当时的空间停留纪录,为后来的空间站打了一个良好的基础。

冷战时期,美苏全方位竞争,既然苏联可以建造空间站,那我美利坚也可以,而且还能建一个实时与地面打电话的空间站。
为了实现空间站与地面实时通信,美国人想了一个“笨”办法。美国工程师计划使用无线电波设备来传输信息,不过,由于无线电波只能直线发送,而太空实验室在地球轨道上快速移动,每次与地面接收器相遇的时间仅有短暂的6分钟,这远远无法满足数据传输的需求。

为了实现不间断的通信,工程师们提出了一个方案,在全球范围内建立至少11个无线电波设备,并在海面上部署装有接收器的巡逻轮船。但这一方案涉及多国合作与协调,实施难度极大。
于是工程师们另辟蹊径,设计了一种可以安装在飞机上的无线电接收器。当太空实验室经过飞机上空时,飞机内部的操作员会迅速调整接收器角度,与太空实验室建立无线电信号连接。
随着空间站的移动,不同的飞机将依次接替通信工作,形成了一个环绕地球的通信网络。通过计算可以得知,仅需8架飞机即可保持空间站与地面的不间断联系。

现在看来这个方法是笨了一点,操作复杂还非常费钱,可是你要知道,这是中继卫星构想的来源,这8架飞机飞到地球同步静止轨道上,它就能当中继卫星了,思路是一样的。
通信问题彻底解决以后,美国准备制造更大的空间站。苏联解体后,冷战就此结束,于是国际空间站的构想被提了出来,美国和俄罗斯的空间站进行对接,利用搭积木的方式拼出一个国际空间站。

然而问题又出现了,由于俄罗斯和美国太空舱内部的气压差异巨大,一旦对接成功,高气压太空舱内部的宇航员将面临生命危险。为了解决这一问题,工程师们在对接舱前面加装了一个解压舱,宇航员只需在解压舱内等待内部压力达到平衡即可安全完成对接。

国际空间站的搭建不光是对接就行,有些东西要在外面手动组装。
宇航员在太空中拧个阀门,即便是这个小小的要求,也难倒了众多航天专家。
早期的宇航服设计存在诸多不便,尤其是那根像脐带一样的长管道,不仅限制了宇航员的活动范围,还容易引发安全隐患。

为了改善这一状况,工程师们对宇航服进行了革新,将管道去掉,改为活动式背包,背包内装有足够的氧气、电池以及恒温用的冷却液和加热液。同时还在宇航服胸口设置了控制面板,宇航员只需通过手臂上的镜子就能查看数据并进行操作。
然而,即便有了更加灵活的宇航服,宇航员在太空中组装空间站仍然是一项艰巨的任务。为了协助宇航员完成这项工作,工程师们设计了一种独特的机械臂,这种机械臂只需固定在空间站的接口上就能协助宇航员进行各种施工操作。

随着空间站的逐步组装完成,如何确保太阳能板持续面向太阳以获得电力,成为了下一个需要解决的问题。
工程师们利用陀螺仪的原理设计了一种特殊的微调装置,这种装置就像是一个转动的车轮,当车轮转动时,它会带动转盘上的物体朝着一个方向移动,通过改变车轮的转动方向,就可以改变物体的移动方向。空间站上的陀螺仪正是利用这一原理来微调方位,确保太阳能板始终面向太阳。

虽然空间站的电力问题得到了解决,但内部供氧又成为了一个新的挑战。工程师们在空间站中安装了一个维持生命系统,该系统能够利用电力将水分解成氧气和氢气,并通过管道输送到空间站内部。此外,该系统还能从宇航员的汗水和尿液中电解出新鲜的氧气,实现了资源的循环利用。
最后是太空安全问题,虽然现在还没有发现外星人,但是太空中漂浮的垃圾颗粒速度极快,一个极小的垃圾就能击穿空间站,这该怎么办呢?
给空间站套上一个外壳,材料与防弹插板一样,用硬度硬抗住垃圾颗粒的撞击。就这样,一个完美的国际空间站就建成了,宇航员可以在里面生活几个月之久。