脑洞大开,充气太空站不是梦

作者: 寒木钓萌

来源: 科普中国

发布日期: 2016-04-19

本文介绍了充气式太空站的概念及其在节约成本、提高太空探索效率方面的潜力,特别是毕格罗太空公司的BEAM和BA330项目,以及它们对未来太空站建设和月球、火星探索的意义。

人类已经早已登陆过月球,也一直有志登陆火星,但重返月球喊了多年却仍未出现,更别提踏上火星了。这背后的原因很多,不过高昂的成本是一个不容忽视的重要因素。拥有梦想的人们并未放弃,经过锲而不舍的钻研与尝试,已经开发出了节约成本的两大招式。

第一大招为可回收火箭。SpaceX的猎鹰9号火箭已经成功完成了陆上和海上的回收试验。对于SpaceX公司来说,火箭不再是一次性用完即废,而是可以重复使用数十次的,未来的发射成本相比以前将节约百分之九十以上。第二大招是充气式太空站,它是以减少航天器自身重量以压缩成本的另一条康庄大道。

今天,我们将重点谈谈这第二大招。北京时间2016年4月9日凌晨,猎鹰9号运载火箭首次成功返回到海上回收平台。那天,私人太空公司SpaceX是主角。现在,轮到毕格罗太空公司(Bigelow Aerospace)走到了最前台。4月16日,BEAM充气式太空舱经由SpaceX的猎鹰9号火箭运到太空,与国际空间站成功对接,并完成充气。

BEAM与国际空间站(简称ISS)对接后,其体积经过充气膨胀到以前的4.44倍,直径为3.23米,长4.01米,可为航天员提供大约16立方米的活动空间。看起来,这个充气式太空舱似乎也不是那么大嘛,其实,它只是一个试验舱,是为了验证未来的充气式太空站而做的准备。BEAM将与国际空间站一起共度两年时光,以检测它是否会漏气,在保温和防辐射效果上是否过硬,是否经得起微陨石和空间碎片撞击侦测的考验等等。

每隔一段时间,宇航员们就会进入BEAM以进行各项检查,每次停留数小时。经过两年的严酷考验后,它将脱离空间站并进入大气层烧毁。

若一切测试正常,那么,毕格罗太空公司就要放开手脚再出重拳,发射BA330太空舱。一个BA330重20吨,充气后可提供330立方米的空间,此为其名字由来。两个BA330组合在一起就是一个充气式太空站。图为国际空间站(ISS),看上去很大,但其内部加压空间仅为916立方米,也就是说,一个BA330充气后相当于ISS的三分之一。

图为毕格罗太空公司正在设计的充气式太空站。国际空间站耗时18年才建设成功,总重量420吨,而毕格罗设计的空间站只要3个BA330就够了,总重60吨。根据毕格罗太空公司的官方介绍,BA330对太空环境中的防辐射能力等于或大于国际空间站。舱体上将提供4个防紫外线的窗户,可让未来的太空游客欣赏地球。

图为BA330与国际空间站上的“命运号实验舱”的大小对比。

BA330充气展开后,舱体壁厚0.46米,据该公司的官方介绍,在防空间碎片和微陨石撞击上,BA330提供的保护优于现在的国际空间站。毕格罗太空公司的官方信息可信吗?难以肯定。但我们能确定的是,NASA已经与这家公司签订了一份1780万美元的订单,他们的太空舱也已经与国际空间站对接。

这家公司的CEO罗伯特·毕格罗(Robert Bigelow)在一场演讲中说:“两年半前,有人嘲笑我们的计划,现在再也没有人嘲笑了。”

图为罗伯特·毕格罗,虽然他是地产商出身,但他的征程是星辰大海。充气式太空舱最大的好处,当然是节约成本,本来要运送10吨家伙进入太空,现在只运1吨,成本不降才怪。

另外,国际空间站因为处在近地轨道,有残余大气阻力,所以每个月它的轨道高度会下降2千米左右,如果不开启发动机以提升轨道高度,迟早会落入大气层。然而,空间站越重,发动机所需燃料就越多。这意味着,在20年的寿命期内,充气式太空站因为较轻的质量,所需维护轨道衰减的成本也会比较低。

人类一直有志于登陆月球和火星,只可惜那里没有酒店。无论是高大上的3D打印,还是现场拌水泥砌砖,一个很大的问题是需要较长的时间,最害怕的是,房子建好了人却没了……而使用充气式太空舱的话,打打气后就可以进去睡午觉。罗伯特·毕格罗的征程是星辰大海。

我国将于2020年左右建成自己的空间站。也许,摸着石头过河的毕格罗太空公司,他们的大胆创新和探索,将会为我国未来的空间站提供一些可能的借鉴。“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国移动端出品,转载请注明出处。

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