空间技术试验在工业的应用
在很多领域，地球上应用的常用技术实际已达到它们的极限。发展费用急剧增长，有时候所得成果不能证明其合理性。这就是为什么要探求空间特殊环境下的潜力。专家们相信，在空间工厂生产大约500种能给工业带来革命性变化的新材料是可能的。这将包括超纯度晶体、超硬度合金和高透明类玻璃。继“礼炮6”号之后，在1982年发射入轨的“礼炮7”号航天站上，又进行了合金、金属、半导体、电子材料、光学材料、陶瓷等数百项科学研究与实验，其目的是为建立空间工厂作准备。
“和平”号航天站上已经建立了技术实验室和生产车间，具备一定生产能力，可以说已经初具空间工厂的性质。专家们已经采用回收舱，从“和平”号航天站将太空产品运回地球。这种回收舱长1?4米，内部容积120升，每次可将重150千克的实验样品或生产好的材料送回地面。回收舱通常装在“进步”号货运飞船上。当“进步”号与“和平”号分离并再入大气层时，回收舱从离地110~130千米的高度上被释放出来并借助降落伞返回地面。空间技术试验必然要向空间工厂过渡，在空间进行大规模工业生产已为期不远了。
空间工厂是怎样的场所呢?普遍认为航天站和空间平台是建立空间工厂的理想场地。第一，这两种航天器是可以在轨道上组装、调试和运行的大型空间结构，就像组合家具一样，尺寸可以任意伸缩，能在上面安装大型设备，开展大批量生产。第二，它们均能在轨道接受来自地面，或其他航天运输器的服务，如维修、回收产品等，因而能长期高产、稳产。航天站是配备高级生命保障系统的长期载人航天器，主要用于复杂的空间生产和科学技术实验，也可以说是用来探索和掌握空间技术试验和生产的工艺过程，一旦取得结果，便可转入到空间平台进行自动化生产。空间平台则是由人短期照料的无人航天器，适于大批量自动化生产。总的来说，空间产业的开发，必然要经过有人 *** 作到无人 *** 作的转变过程。载人航天器飞行的费用是昂贵的，但掌握规律是必需的，因此空间产业的开发离不开它。有的空间产品生产，还不能有人在场，例如生产产品过程有毒。但是，在生产设备安装调试时要人照料，或产品生产好后要有人去装运。
对于太空工厂的建设与发展，国外，包括美国和俄罗斯在内，是要建立航天站及其共轨空间平台、异轨空间平台、轨道间飞行器等组成的航天复合系统。他们认为，航天站是系统的核心，它的周围可运行多个专业化生产空间平台，如砷化镓生产、特种合金生产等。核心站是服务基地，为周围平台提供各种服务；平台则是自动进行工业化生产的基地。
空间技术在地球资源勘测的应用
在人类面临的众多问题中，最重要的莫过于食物、环境和能源问题。这些问题只有依靠科学技术的进步才能获得解决。在这方面，从空间研究地球的前景十分诱人。目前已经从空间航天器获得大量信息，用于促进生产力的发展和环境的监督与保护。例如这些信息广泛用于地质、测绘、农业、森林、水资源管理、捕鱼、海洋地图、土壤改良以及城市规划。人们已经认识到，利用空间技术进行地球自然资源研究和环境的监督与保护，对人类社会有着极端重要的作用。
在地球自然资源的研究上，应该指出目前来自空间的地球照片的一半为地质学家所用。因为从空间获得的地球遥感图像照片具有宏观特性，专家们常常利用图像上显示出来的色调、水系、地形形态和阴影以及由它们组合的花纹等标志进行分析和研究，去识别它们的分布关系和规律，从中寻找地下宝藏所在部位和地质现象（如蚀变带等）。这就大大补充了常规地质方法得不到的地质现象。这种照片还能使专家们确定地壳裂缝集中的区域、带矿熔岩沉淀的期间，使用常规技术的地质队要发现并弄清其成因，则要花上几十年时间。
空间获得的地球图像是它的外貌的缩影，地球上许多地质构造和岩浆活动现象是通过地貌显示出来的。地球上矿产分布也是有规律的，这种规律与成矿的地质条件有关，在空间地球图像上恰恰能显示出这种成矿地质条件的规律，这样就可利用空间地球图像来寻找矿产资源的分布。例如，美国在内华达州戈尔德菲尔德矿区，岩浆热液侵入围岩所发生的化学反应，在地壳上形成不同的颜色蚀变带。从卫星比值图像上形成的不同色调或彩色的环状条带上，可发现褐铁矿蚀变带呈绿色或褐色。利用这种彩色，在区域中寻找到了相似的地区，成为有希望的找矿地段。又例如法国在尼日利亚发现一些南北向的线性裂隙控制着铀矿。根据这一线索，从卫星图像上铀矿所在盆地的北部，也发现了南北向线性裂隙，经过普查，果然有铀矿。
利用空间地球图像显示出来的微小地形变化和水系的组合形式，还可以推测出一些储油构造。如美国在科罗拉多西北部莫法特岛和桑恩堡地区利用坚硬的砂岩山岭圈定出储油的背斜构造。利用放射状水系图式和“环抱”的河流分布，研究出皮塞昂士溪气田是一个封闭的背斜构造。还用卫星地球图像上不同的标志和油气田之间的关系，直接评价油田，大大加快了石油普查和勘探的速度。在前苏联，利用地球资源卫星的遥感图像照片也帮助发现了位于里海附近的含天然气区域，弄清了西伯利亚的石油储量以及北部西伯利亚、远东和雅库特等地区的矿床资源，还有将近100个颇有商业前景的大范围矿泉藏量也被发现。
从空间地球图像上分析地球的断层，要比常规填图方法去测绘优越得多。它不但能核实断层，而且还能发现一些未被发现的断层或隐伏的线性断层。地球上许多断层是岩浆的通道，它可以直接控制某些矿床。所以人们用解释地球图像得到的许多线性断层交叉部位或密集部位，去寻找岩浆矿床，这就大大缩短了野外勘察的时间，而且也节约了人力物力。目前许多国家利用这种方法来寻找铀矿、多金属和铁矿，收到不同程度的效果。
地表以下的隐伏地质体，埋藏深度在地表以下几米到几千米，一般不易发现。可是利用空间地球遥感图像寻找隐伏的地质体就比较容易。它主要通过生物地球化学、土壤以及植被的光谱特性差异，从显示在图像上的花纹标志去识别。例如，一个地区含有隐伏的铜体，铜对植被有毒害，往往会使植物的叶发黄、形成畸变以致枯死。不同的含铜量，植被中毒程度也不同，这种现象会在卫星地球图像上清楚地显示出来，从而间接地绘出隐伏地质体和矿化的部位。空间地球图像主要反映地表信息，如果用物探资料航磁、重力等结合地质理论和图像的解释进行综合分析，专家们不但能用空间地球图像观察地表现象和隐伏的地质体，也能用物探资料引证和推测地壳部的地质现象，从而达到比较正确的判别地质体和成矿部位的目的。
地质图是地质找矿中的基础图件，地质填图则是区域找矿中的基本方法之一。如果有一张比较精确的地质图，对寻找矿床会有很大帮助。现在有些国家利用地球图像显示的不同色调、水系、地形形态和花纹特征编制全国地质图，有的还利用空间技术专门发展一个系统用于研究地球资源。空间技术使人类对地球资源的研究走上了新台阶。
不仅仅是地质学家需要从外层空间拍摄的地球资源照片，农学家、森林学家也需要大量地球照片，因为这些照片可以帮助监视土地和植被覆盖状况，使得有可能解决很多农场、森林和环境的保护问题。通过对空间拍摄的地球照片研究，专家们能确定植物种类、区别病害植物，评估牧场和谷物区生长状况，并发现旱灾、水灾、火灾对庄稼的影响。这些照片上载有土壤温度、湿度、力学构造和含盐量信息，因此能帮助找到适于耕种的区域。使用不同光谱的感光胶卷，从空间可拍摄到森林资源的精确照片，绘制森林分布图，确定枯木林、木材林、沼泽地和草原区的面积，这对制定林业计划、水土保持、调整水文过程、保持稳定的雨量，以及影响小气候，都是很重要的。
美国在苏福尔斯建立了一座最好的直接接收陆地卫星照片的地面站。该站从接收卫星照片到加工判读都是流水作业，并将收得的数据用计算机加以处理之后，予以分类，按照不同用户需要及时地分送到用户手中。
空间新材料技术试验的成就
首先，空间技术试验表明，在失重或微重力条件下的半导体晶体生产有很好的前景。在地球上用溶液或沉淀蒸发增长方法来生产晶体，都会受到地心引力对增长过程的干扰。而在空间没有重力生产时，半导体材料中有着更均匀的成分和渗进物分布，有可能获得实际上无尺寸限制的晶体。今天还很难预测它将对电子工业产生何种巨大影响。不过，在“礼炮7”号航天站上安装的第一个半商业性半导体晶体生产炉，就生产了若干千克纯半导体。在地面，要么是不可能进行这种生产，要么是成本受不了。前苏联一年消费半导体晶体只有数百克，这就意味着使用空间技术有可能满足电子工业的需要。1990年6月，“和平”号航天站新增加的“晶体”舱，内有5个新型半导体炉，只用7个月就生产了价值1000万美元的空间半导体材料。失重状态也导致冶金过程物相成分、尺寸、杂质及晶体形式的实质性变化，并显著改善材料的特性。例如，在试验由空间“合金”装置生产的超导铌锡合金样品时，发现一层在地球上制造的样品铌锡合金Nb3Sn是分解的。由空间生产Nb3Sn制成的导线有可能显著提高电流密度临界值，电流密度达每平方厘米6000安培或更高，临界磁场值达8?8特斯拉。70年代末发射的“礼炮6”号航天站，在4年又10个月的空间飞行期间，成功地制取了铝镁、钼镓、铝钨、铜铟、锑铟等多种合金，制造出红外辐射探测器用的碲镉汞半导体材料。
在空间，将不同特性和密度的物质混合是可能的。带有泡沫塑料的金属可以用任何材料形成，因此可以利用空间无重力条件生产泡沫塑料钢。它是钢，可又是如此之轻，可以浮在水面。这种材料有巨大的经济价值，可用于运输系统。
实验并研究在空间“合金”和“晶体”装置上生产玻璃类物质表明，磷酸盐、硼酸盐—铅氟绿柱石以及其他空间生产的玻璃样品，也同样具有区别于地球生产的更好的特性。在某些情况下，样品的结构得到改善，次品密度下降，透明度增加。在空间已经生产出用于光纤通信的特殊性质的玻璃。在地球上是不能生产出这种玻璃的，因为即使是超纯度材料熔化，也会通过容器壁接触而受到污染。在空间无重力状态下，由于表面张力的影响，熔化后将形成一个球而不会扩展出去。
知识点
空间技术的两面性
优点：一个国家空间技术的成就，最能体现其科学技术的水平，是衡量其科技实力的重要标志；对一个国家的实力和进步起到意想不到的战略性作用；在经济上能产生很高的经济和社会效益；在军事上最能显示一个国家的军事实力，一个国家只要占有空间优势，就掌握了军事战略上的主动权；在政治上对提高一个国家在国际活动中的地位影响深远，一项重大空间成就，往往成为国际谈判的重大筹码。
弊端：耗资巨大；一旦出现事故基本无法挽回；空间技术转为军用，恶化了世界安全形势；制造出大量太空垃圾。
空间技术试验的创始应归功于航天飞行器的乘员们。人们对太空技术的兴趣并非偶然。在以每秒8000米的速度运行在近地轨道的航天器中，地球引力只有在地球上的千分之一到百万分之一或说只存在微重力。这意味着地球上知道的物理效应在空间不复存在。在失重或微重力状态下，物理过程有其特殊性。
首先，空间技术试验表明，在失重或微重力条件下的半导体晶体生产有很好的前景。在地球上用溶液或沉淀蒸发增长方法来生产晶体，都会受到地心引力对增长过程的干扰。而在空间没有重力生产时，半导体材料中有着更均匀的成分和渗进物分布，有可能获得实际上无尺寸限制的晶体。今天还很难预测它将对电子工业产生何种巨大影响。不过，在“礼炮7”号空间站上安装的第一个半商业性半导体晶体生产炉，就生产了若干千克纯半导体。在地面，要么是不可能进行这种生产，要么是成本受不了。前苏联一年消费半导体晶体只有数百克，这就意味着使用空间技术有可能满足电子工业的需要。1990年6月，“和平”号空间站新增加的“晶体”舱内有5个新型半导体炉，只用7个月就生产了价值1000万美元的空间半导体材料。
失重状态也导致冶金过程的物相成分、尺寸、杂质及晶体形式的实质性变化，并显著改善材料的特性。例如，在试验由空间合金装置生产的超导铌锡合金样品时，发现一层在地球上制造的样品铌锡合金Nb3Sn是分解的。由空间生产Nb3Sn制成的导线有可能显著提高电流密度临界值。电流密度达每平方厘米105安或更高，临界磁场值达8.8T。20世纪70年代末发射的“礼炮6”号空间站，在4年又10个月的空间飞行期间，成功地制取了铝镁、钼镓、铝钨、铜铟、锑铟等多种合金，制造出红外辐射探测器用的碲镉汞半导体材料。
在空间，将不同特性和密度的物质混合是可能的。带有泡沫塑料的金属可以用任何材料形成，因此可以利用空间无重力条件生产泡沫塑料钢。它是钢，可又是如此之轻，可以浮在水面。这种材料有巨大的经济价值，可用于运输系统。
实验并研究在空间合金和晶体装置上生产的玻璃类物质表明，磷酸盐、硼酸盐—铅氟绿柱石以及其他空间生产的玻璃样品，也同样具有区别于地球生产的更好的特性。在某些情况下，样品的结构得到改善，次品密度下降，透明度增加。在空间已经生产出用于光纤通信的特殊性质的玻璃。在地球上是不能生产出这种玻璃的，因为即使是超纯度材料熔化，也会通过容器壁接触而受到污染。在空间无重力状态下，由于表面张力的影响，熔化后将形成一个球而不会扩展出去。
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