外太空旅行需要面對(duì)各種不可預(yù)知的情況,其中微流星、太空垃圾、宇宙輻射等時(shí)時(shí)刻刻威脅著宇航員的人身安全,這就需要一個(gè)好的太空艙來保護(hù)航天英雄們。但假如為了安全性而把太空艙建造得過于厚重,則會(huì)增加制造、發(fā)射、維修等的成本,好在全新問世的充氣式太空艙有效解決了這些問題。
2016年4月8日,SpaceX公司計(jì)劃將充氣型太空居住艙送入國際空間站,這款太空艙的正式名稱為“比格羅膨脹式活動(dòng)倉”,升空時(shí)為折疊狀態(tài),與國際空間站完成連接之后便自動(dòng)充氣膨脹并形成可供宇航員在其內(nèi)部居住的空間,聽起來真的非??犰?。
太空“帳篷”
對(duì)于建造可充氣居住艙段的設(shè)想最早出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代,美國的第一顆通訊衛(wèi)星“回聲1號(hào)”本質(zhì)上就是一個(gè)大氣球,但其使用的充氣原理和材料等技術(shù)與目前建造的載人艙段還是有不少差距的。
由美國比格羅宇航公司研制的充氣式太空艙,雖然其原理也是通過充氣使內(nèi)部膨脹,但其實(shí)它的結(jié)構(gòu)更類似一個(gè)巨大的太空“帳篷”,而不是“回聲1號(hào)”那樣的大氣球。之所以考慮這樣的建造方案,是因?yàn)楸怀錆M氣的氣球,一旦某個(gè)部位發(fā)生泄漏,會(huì)瞬間塌癟,而沒有任何內(nèi)部支撐;但帳篷卻可以任意折疊,結(jié)構(gòu)也十分穩(wěn)定。
相對(duì)于目前普遍適用的傳統(tǒng)太空艙,比格羅充氣式太空艙在質(zhì)量上輕得多,其未膨脹展開前體積很小,便于運(yùn)輸,發(fā)射成本大大降低;而擴(kuò)展開后,比格羅充氣式太空艙可以提供較傳統(tǒng)太空艙更大的生活、工作空間。
太空中充滿了強(qiáng)輻射、高能粒子流、太空垃圾、微流星等不穩(wěn)定因素,時(shí)時(shí)刻刻威脅著宇航員的人身安全,因此為了抵抗這些“壞家伙”,目前的大多數(shù)主流太空艙都采用堅(jiān)固的金屬外殼。但由于金屬的質(zhì)量、密度太大,而運(yùn)載火箭的載重量有限,所以為控制成本,建造傳統(tǒng)太空艙時(shí),體積、容量就會(huì)有所銳減。而充氣式太空艙技術(shù)的發(fā)展,將可以解決這些問題。
為了保證航天員的安全,像金屬太空艙那樣抵御太空輻射和沖積物的威脅,比格羅充氣式太空艙使用聚芳酯纖維打造,因此對(duì)太空垃圾和微流星等的防御能力將超過“國際空間站”的鋁合金硬質(zhì)外殼,安全系數(shù)很高。該艙采用的這種高強(qiáng)度合成纖維表皮是一種柔軟、可膨脹的材料,外覆可抵御微流星與太空垃圾的防護(hù)層,在對(duì)抗此類撞擊風(fēng)險(xiǎn)方面能夠做到與普通的硬質(zhì)艙段同樣的水準(zhǔn),可保證在零下130℃至130℃各溫段內(nèi)艙段的安全,既能防止宇宙射線對(duì)艙內(nèi)人員的影響,也可以抵擋太空垃圾等碎片的撞擊,艙內(nèi)會(huì)比“國際空間站”內(nèi)部更加安靜。
據(jù)悉,比格羅充氣式太空艙將通過國際空間站的機(jī)械手臂安裝到一個(gè)閑置的對(duì)接口上,然后進(jìn)行充氣,可從直徑約2.4公尺、深1.37公尺的圓柱形狀態(tài),膨脹至直徑3.2公尺、深3.6公尺。隨后太空站會(huì)將比格羅充氣式太空艙加壓到與“國際空間站”內(nèi)部一致,并檢查是否有漏氣。如果一切正常的話,宇航員便可打開比格羅充氣式太空艙的連接艙,并在里面裝上溫度計(jì)、撞擊偵測(cè)和輻射線等各種儀器,記錄充氣式太空艙在長時(shí)間使用下的保溫與輻射隔離效果。
充氣式太空艙何時(shí)普及?
為了將這種便捷的高性價(jià)比太空艙盡快普及,目前其正在接受在軌測(cè)試,以檢驗(yàn)其真實(shí)性能。
SpaceX公司這次發(fā)射的充氣式太空艙有1.4噸重,充氣后其內(nèi)部空間可達(dá)到16立方米,跟小型臥室差不多大。艙內(nèi)裝有用于探測(cè)溫度、環(huán)境以及輻射防護(hù)等相關(guān)指數(shù)的探測(cè)設(shè)備,在未來兩年的飛行任務(wù)期間,這些設(shè)備將持續(xù)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù),評(píng)估此太空艙防御宇宙輻射和太空沖擊物的真實(shí)性能。為了得到最可靠的測(cè)試結(jié)果,將派遣宇航員每年進(jìn)艙4次,檢查太空艙的運(yùn)行情況,同時(shí)體驗(yàn)在其中生活、工作的感覺。
比格羅充氣式太空艙將在這兩年的測(cè)試中,與“國際空間站”對(duì)接。
假如在測(cè)試期內(nèi),此太空艙沒有出現(xiàn)大問題,2020年將發(fā)射兩個(gè)可擴(kuò)展至折疊狀態(tài)20倍的B330充氣式太空艙。這兩個(gè)B330充氣式太空艙相互對(duì)接在一起,每個(gè)艙質(zhì)量約20噸,長17.3米,使用壽命為20年,充氣展開后內(nèi)部加壓空間可達(dá)330立方米,相當(dāng)于一輛大巴車,可同時(shí)容納6人。
這兩個(gè)對(duì)接在一起的B330充氣式太空艙將組成一個(gè)完整的“充氣式太空旅館”,到此“住店”的“旅客”可在其中居住1至2周,最長可達(dá)1個(gè)多月。若是測(cè)試進(jìn)展順利,這種新穎的充氣式太空艙技術(shù)還將用于建造深空空間站、載人月球基地或載人火星基地。
由此看來,最快兩年之后,或許近地軌道上就會(huì)有越來越多的“大帳篷”作為航天員的新家。