(3)晶体号(Kristall)晶体号是和平号空间站的第二个径向舱,又称为对接工艺舱。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“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。晶体号于1990年5月31日从邱拉坦航天中心发射,6月10日,与和平号前轴向对接口成功地完成了对接,6月11日,在机械臂的帮助下,从前轴向对接口转移到与量子2号相对应的对接口处实现了对接。此时,和平号空间站复合体呈“T”状在轨道上运行。晶体舱在研制过程中,充分体现了和平号和量子号研制中取得的成果,尽可能地多采用和继承过实践经验过的材料、部件、机构和设备。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)。仪表载荷舱。其主体结构是圆柱形的壳体,前端面由球形前底相覆盖,底上以环状加厚用于与仪表对接舱连接,其中间设有直径为0.8米的舱门,作为两舱通路。后端面配有锥形后底并装有对接机构。舱体上焊有温控系统的蛇形管,壳体内部安装有各种支架用于放置各种设备。在舱外,除了安装设备外,还固定有微流星防护板。在后底上,装有主动式对接机构、换位对接用的机械臂和对接用的KYPC无线电系统。锥形底表面和一些结构部件为真空热防层覆盖。在本舱的“天棚”和地板上固定着一些货物箱和食品柜,一部分食品可放置在容积为100升、温度可到摄氏零下35度的冰柜中。仪表对接舱。它的结构由三个部分组成:圆柱体、截锥和球形体。圆柱体具有端框以便与仪器载荷舱相连接,其侧面有边框用以膊装太阳能电池的传动机构。在圆柱体内放置有自动化电泳仪组合“Айиур”、气闸室和“Глазар-2”设备的控制组合,还有一些其它的探测器和有关的控制设备。舱外装有探测器和望远镜“Глазар-2”。在球形体部分装有对接机构,有两套,一为轴向,另一为径向。其型号为АПАС-89,用于与航天飞机对接。在球形壳体内还设有照相设备,在球形壳外装有动力系统用于接近、对接和轨道修正。在晶体舱上装有多次使用的太阳能电池板,这种新型太阳能电池板可以在各种飞行条件下将电池板同导向器一起多次打开和叠起。这样结构可以改变其使用面积和根据过载情况改变其承载能力。每个太阳能电池板由36块板组成,其总长度约为16米,若只打开24块,其总长度为11米,每块太阳能电池板都装有一个重达500公斤的驱动装置。太阳能电池板的面积为70平方米,能够提供5.5~8.4千瓦的电能。镍镉蓄电池的容量为360安培小时。每天平均消费电能0.5~1千瓦,最高值为3~7千瓦。这种能够展开和收扰的太阳能电池板,它区别于和平号和量子2号舱上的太阳能电池板的传统式结构。这种结构的太阳能电池板允许航天员出舱活动时将其分解并利用专门设计的货物吊杆将它由一个舱搬到另一个舱上。1991年1月23日和26日,航天员阿法纳西耶夫和马纳洛夫两次舱外活动就是为将太阳能电池板由晶体舱移到量子1号舱上做准备工作。所以要搬是为了防止太阳能电池板相互遮光。晶体号舱的试验设备和内容如下: 1)工艺装置(Кратер、Оnтизон-1)这两个装置用于完善高质量半导体材料工业试生产的基础工艺过程。试验时间分别为10~15天。Кратер-5装置用来在空间飞行条件下,采用由微机控制系统所控制的电阻加热炉生产半导体材料。该装置的最大功耗为二千瓦,余热由热状态保障系统输出。利用此装置进行的主要试验有利用定向结晶法生长砷化镓单晶,用化学蒸气输送法生长砷化镓单晶,利用碘的化学蒸气输送法生长砷化镓单晶,获得硅外延结构,用化学气体输送法生长氧化锌单晶,利用
气相生长法生长具有规定特性的硫化镉、硒化镉和碲化镉。本装置的容器一次能装16公斤试样。Оnтизон-1装置利用无坩锅区熔法在微重力条件下获得半导体材料。计划以该法生长硅单晶。该装置的加热元件是在一点聚焦的三个卤素灯光源。单晶在真空中或在惰性气体中生长。该装置用微处理机控制,在半自动状态下工作。其安瓿瓶所能装的材料和备份的重量也是16公斤。通过以上两装置的试验,将会获得结构和电物理特性得到改善的半导体材料,可用于大规模、超大规模和超高速集成电路、高效率激光器以及新型光电子仪器。用于提高半导体材料和集成电路的合格率。 2)区熔炉(Зона-02、Зона-3)这两个电阻加热炉用来研究获取高质量合金和半导体材料的基础工艺过程。这些材料是微电子学和原子能技术所需要的。区熔炉-02的工艺过程在真空中进行,区熔炉-03的工艺过程在氩气中进行,并要保证的微重力水平为10-2~10-4g。一组试验样品的质量:区熔炉-02(三个容器)为5.4公斤,区熔炉-03(四个容器)为3.1公斤。最大消耗功率分别为2千瓦和1.1千瓦,平均功率分别为1.6千瓦和.7千瓦。一个工作周期为2小时。 3)结晶器(чск-1)多功能结晶器由捷克和前苏联共同研制,用于空间材料和工艺的基础研究。在自动状态下,可以进行19项试验。它设有五个加热区域,可保证在摄氏950度以下,实现半导体、共晶合金、玻璃、陶瓷(包括超导体)和金属复合材料的工艺参数均记录在此磁带盒中。本装置的最大功耗为0.5千瓦,平均功率为0.3千瓦,装料重量(含容器)为3公斤。 4)多功能自动电泳装置(Айнур)该装置用于贵重蛋白蛋制剂的高效率提纯,包括人工合成干扰素、抗原(表面蛋白质)以及制备各种疫苗和血清病毒。设备控制由操作者在控制台上进行。每次试验的持续时间为3~20小时。为了保证一个阶段(6至10项试验),必须向空间站运送原料和重量为8至25公斤的恒温箱。将装有试验制品的恒温箱送回地面,重量为8公斤。 5)星空望远镜(Глазар)这种望远镜用来获得紫外波段(1100~2000埃)的星空照片,望远镜系统安装在舱外面,系统包括装在万向支架上的望远镜和星体定位传感器,用于保证望远镜瞄准星体精度为1至2分。本系统的控制可由和平号空间站的计算机的指令或上行的控制指令以及舱体的控制台控制。科学信息记录在照相胶片上,更换胶片由航天员进行。试验在惯性定向状态下,在轨道的阴影区进行。 6)天体物理研究这些设备主要是MAPMЯ-2、MAPMЯ、ЪУКЕГ、ГРАОАТ频谱仪。它们用于研究来自宇宙空间的X-射线、γ-射线和中子辐射的爆发;研究离子辐射的背景特性。此外,为了在理论上和实践上探索地震的自然特性和寻求地震预报的技术方案,还将对近地宇宙空间带的电粒子流动力学和地震活动之间的关系进行研究。频谱仪Ъукет、Марина、Гранат在自动控制状态下工作,其重量分别为130公斤、325公斤、57公斤,而功耗分别为34瓦、90瓦、72瓦。频谱仪MAPMЯ-2在半自动状态下工作,功耗为30瓦。 7)温室(Свет)温室用于研究空间飞行条件下植物的生长发育特点和培植工艺。该温室是保加利亚专家研制的。其组成有控制箱、照明箱、植物培养箱和培养皿等。配有微机,可自动选择植物生长的介质参数,保证植物的生长条件。温室可以保证在飞行条件下的植物生长过程采用单片照相记录,每五天拍摄一张照片。试验结束后,胶片、容器和全部生长样品将被运回地面。 8)地球资源勘察设备(Природа-5)这种设备主要包括CA-20M-I、CA-20M-II两种相机。用于以研究地球资源为目的的对地球表面照相。晶体舱入轨后,应在第六天与空间站复合体对接。由于晶体舱上的一台计算机发现用于舱体姿态控制的一台发动机出现了故障,故原定6月6日的和平号与晶体舱的对接自动停止了。为了解决这个问题,6月10日,前苏联的地面人员避开了主发动机系统,采用了一套备用的发动机。计算的对接高度为三百五十公里。舱体的轨道机动、交会和与复合体的对接由服务舱系统和动力装置来保证。当舱体对接到和平号轴向对接口时,可以用晶体舱的动力装置进行整个复合体的轨道修正。然后,晶体舱藉助于装在它上面的机械臂转移到径向对接口,同时空出了轴向对接口,以便使运输飞船、货船和其它舱段进站。在晶体舱和平号空间站对接之后,组成密闭的过渡通道。对接状态持续时间为22分钟,他们呆在和平号基础舱中,转移对接过程持续时间不超过96分钟。拉紧对接物体和对接口的密封由对接机构保证。在拉紧对接物体、对接口密封和检查它的密封性之后,航天员打开过渡舱的口盖进入对接好的晶体舱内。至此,和平号空间站复合体总重为83吨。晶体舱原定3月份发射并与和平号进行对接,但是,由于航天员索洛维夫和巴兰丁试图在和平号上安装一个新的计算机系统用于控制对接所需要的机动时遇到了麻烦,其发射时间推迟了两个多月。最初,前苏联官员希望索洛维约夫和巴兰丁7月份结束他们在和平号上的飞行以前,能够制造出价值4000万卢布(5600万美元)的新型材料,但由于发射的长期推迟,这些希望破灭了。由于推迟晶体舱发射不仅造成一些经济损失,并使整个和平号空间站的扩建工作受到干扰。继1996年发射和平号之后,前苏联原计划于一年之内发射第一个对接舱。由于新舱体生产进度的推迟,迫使前苏联于1989年关闭空间站长达6个月之久。晶体舱的对接,完成了空间站第一阶段的扩建工作。(4)“光谱”(Spektr)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“光谱”舱撞坏并导致空间站外壳损伤,致使和平号上的光谱舱段被迫关闭,部分氧气泄漏,动力系统也受到影响,但3名俄美航天员安然无恙。由于和平号空间站上的各个太空舱采用对接方式与主舱连接,所以单个太空舱受损不会影响整个和平号空间站的安全性。1998年9月15日,俄和平号空间站上的两名航天员进入已失压的光谱舱内,用3个小时重新把电缆接到该舱的太阳阵上。光谱舱太阳阵若能重新供电,将使和平号的运行状况大为改善。该舱的遥感设备专用于大气研究。规划有两年的寿命期。“光谱舱”和“自然舱”还携带有美国设备进行材料科学、生物技术、生命科学、地球观测和空间技术研究。“光谱”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。有效载荷:Balkan 1激光雷达用于测量上部的云层高度。Phaza光谱测量仪,用于进行表面研究。Astra 2大气跟踪组件。KOMZA恒星际气体探测仪。286K双目辐射计。VRIZ UV分光辐射计。EFO 2光度计。MIRAS和平号大气光谱分析仪,用于监测中子大气层的成分。(5)“自然”(Priroda)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。