太空展开首个“充气房”!为未来的“太空旅馆”铺路
2016-05-30 10:33:00   来源:中国新闻网
内容摘要
休斯顿在太空有了一个史诗般的气球房间,NASA首个充气式居住舱在空间站完全展开。这也是NASA承诺持续商业太空合作的又一案例,这份合同签订于2013年,总额为1780万美元。

据报道,美国太空总署(NASA)2016年5月28日在国际太空站(ISS)以充气方式成功增建一个舱间,成为世界首座充气式太空舱,为未来“太空旅馆”铺路。

这座“毕格罗扩展式活动模块”(BEAM)充气式太空舱,是NASA委由毕格罗航天公司制作,造价1780万美元。航天员威廉斯花了逾七小时为这个壮观的“气球”充气,这个白色充气舱完全展开后高4米,直径3.2米,内部空间为16立方米。

威廉斯表示,充气过程偶尔会传出类似爆米花爆开的声音。毕格罗公司在推特表示:“恭贺BEAM团队,达成重大里程碑。”毕格罗已在太空中测试过扩充式舱间,但不曾进行人类入住的实验。

太空舱充气后,NASA需先进行一周的漏气检测,确认充气舱完全气密,之后才让ISS的航天员进入。工程人员将测量太空舱的性能,尤其是对太阳辐射、太空废弃物冲撞和极端温度的保护能力。

NASA早在1990年代就提出充气太空舱概念,为未来的“太空旅馆”铺路,让航天员有更大的生活空间可长期居住。

 

【这次SpaceX不止回收火箭 充气式太空舱也是重点】

SpaceX就要帮助NASA(美国宇航局)向国际空间站发射太空舱了。不同于SpaceX的前几次回收火箭任务,“猎鹰9号”火箭内搭载的BEAM太空舱才是这次任务的重点。BEAM全称叫做“毕格罗可扩展活动模块”(Bigelow Expandable Activity Module)。之所以叫这个名字是因为研发它的是一家私人太空公司——毕格罗太空公司。

毕格罗太空公司的知名度可能不及近期大热的SpaceX,但也是一家1998年成立的老牌公司。该公司创始人罗伯特·毕格罗是一家美国连锁酒店的老板。这位老板创建了以他自己名字命名的航天公司,并为这十几年中为它注资5亿美元。

不过,毕格罗太空公司制造的太空舱和我们通常的认知不太一样,“BEAM”在与空间站对接前是“压缩”的,当BEAM与空间站对接后会膨胀到原本4倍的大小。

BEAM并不是国际空间站的永久模块,它只会“服役”两年。在这期间,NASA将测试这个充气式太空舱的性能,宇航员也会短暂进入BEAM。不能长期“入住”的原因是,BEAM还是个实验品,不太安全。当然,如果在两年的测试期内,BEAM没有出现问题,那么NASA将把它做成“太空旅馆”,未来将用于长途的太空旅行,比如登陆火星。

 

可膨胀的太空舱

可膨胀的宇宙飞行器并不是第一次出现,早在上个世纪60年代,NASA就发射了一系列被称为“回波卫星”的探测器。它们就像金属气球一样,在进入太空后膨胀成一面“镜子”,把地面发射的信号从地球的一处反射至另一处。

直到近期,NASA才把可扩展飞行器用于载人航天。BEAM这个3000磅重的充气式太空舱,将搭乘SpaceX公司的“龙飞船”(Dragon capsule)升入太空。SpaceX预计将在美国东部时间4月8日下午4:43(北京时间4月9日凌晨4:43)发射“猎鹰9号”(Falcon 9)火箭,为国际空间站送去1300磅的食物、水与其它供给。

BEAM的原始大小为直径2.36米、长2.16米。当它与国际空间站对接后,它会膨胀到4倍大小:直径3.23米,长4.01米。膨胀后,BEAM内部将为宇航员提供大约16立方米的活动空间。

使用BEAM的优点

BEAM最大的好处是在运输过程中可大大缩小体积,从而减少运载火箭的内部空间体积。这也意味着可以使用更小的火箭去发射太空飞船,大大节省了发射成本。同时,BEAM采用更小、更轻的材料,成本也比一般的太空舱低。BEAM的成本大约是1780万美元。再加上可回收火箭的技术,向空间站发射的成本会更低。

虽然BEAM不同于以往的太空舱,但毕格罗公司仍然在BEAM中加入了保护层,防止宇宙射线对舱内人员的影响,外表的设计也可以抵挡太空垃圾等碎片的撞击,舱内会比国际空间站内部更加安静。

但毕格罗的目的不仅限于此,未来这家公司要推出B330可扩展式空间站,将来还将在登月和登陆火星的宇航任务中运用该技术。

 

【充气式太空舱:未来太空基地的雏形】

美国太空探索技术公司(SpaceX)的“龙”飞船于10日到达国际空间站。这次“快递”来的3.18吨物资中,最受关注的无疑是那个能在太空中膨胀变大的“房间”——毕格罗可扩展式活动模块(BEAM)。作为国际空间站上的首个充气式太空舱,BEAM意义非凡,如果试验成功,它极有可能成为人类未来太空基地的基本形态。

省钱又省地的“大气球”

研发毕格罗可扩展式活动模块的美国毕格罗宇航公司称,BEAM一词有光束、光线的意思,代表着该太空舱能像光束一样扩展,像光一样轻盈。

这个看起来像个大气球的家伙,重达1.4吨。由铝和可折叠的特殊面料制成,在飞行时会被压缩起来,形成一个长2.4米、直径2.36米的“大包裹”。与空间站对接后,长度和直径分别会增加到3.7米和3.2米,内部空间将从3.6立方米扩展到16立方米,与一间小型卧室大小相当。

美国国家航空航天局(NASA)称,这个充气舱将由空间站上的机械臂从“龙”飞船上卸下,并与空间站上的“宁静”号节点舱对接,在2016年5月底开始充气膨胀。为了保证国际空间站和宇航员的安全,整个膨胀过程将会非常缓慢,并全程处于监控之下。

与金属制成的传统太空舱相比,充气式太空舱的优势是体积小、重量轻、造价也更为便宜。由于在运输的过程中可大幅缩小体积,这种太空舱能为火箭省出大量的空间,这也意味着可以节省燃料和降低发射成本。

国际空间站最安静的房间

按照计划,BEAM将会在空间站上停留两年,在此期间,宇航员每年会进入其中数次,安装仪器设备、收集数据并对其状态做出评估,但不会在这个充气舱内居住。

据了解,该太空舱中由于加入了特殊的保护层,不但能抵挡太空碎片的撞击,还能比空间站上的其他舱体更安静。BEAM或将成为目前国际空间站上“最安静的房间”。

NASA在国际空间站的副手乔·蒙塔尔巴诺说,充气舱除了一些必要的监控设备外,不会安装其他设施。因此,相对于空间站上的其他舱体,会显得十分宽敞和安静。“对宇航员来说,这可能是个会让他们感到放松的地方。”

 

安全性与普通太空舱无异

看到“充气”二字,相信很多人会觉得极不靠谱。冰冷的太空中,危机四伏,一个小小的太空垃圾或陨石碎片就能酿成大祸。2015年7月,国际空间站险遭太空垃圾袭击,三名宇航员被迫匆忙躲进逃生舱避难的一幕犹在眼前。宇航员能放心将“小命”交给这个“大气球”吗?

毕格罗宇航公司创始人罗伯特·毕格罗对此充满信心。他表示,BEAM采用了多层韧性材料以及专门的“微陨石与轨道碎片防护层”,完全能够达到金属圆筒组成的国际空间站一样的强度。

NASA派驻BEAM的项目经理拉吉布·达斯古帕也证实了这种说法。他说,BEAM已经被证明在防御空间碎片撞击时,具有与金属材料相当甚至更好的性能。达斯古帕说:“铝罐是过时的。低地球轨道外,太空辐射会对生活在铝制太空舱中的宇航员带来健康风险。所以,可以说充气式太空舱空间更大、更便宜也更为安全,从长远看,也有望服役更长的时间。”

达斯古帕还指出,在国际空间站环境下测试BEAM是其完成测试环节、早日具备载人条件的关键一步。要满足NASA在安全方面提出的众多苛刻要求,BEAM系统未来还将经历更多严格的测试与考验。

人类未来太空基地的雏形

虽然这次测试只在国际空间站上进行,但NASA认为,这种可扩展式结构或许是一项帮助人类实现火星之旅的关键技术。因为充气式太空舱成本低廉、重量和体积更易控制,尤其适合耗时更长的深空飞行任务。在那样的飞行任务中,宇航员们将需要更多空间来存放补给,也需要更多空间进行工作、生活甚至娱乐。

为此,NASA还与毕格罗宇航公司签署了另外一项合同,目的是检验该公司研制的B330充气模块能否在未来开展的月球乃至火星探索任务中发挥作用。

如果把BEAM比作一间小卧室,那么B330绝对可以称的上是一套豪宅。它将不仅仅是一个实验性的舱体,而是一艘功能完整的航天器。其内部空间将达到330立方米,与一辆大巴车相当,将安装有太阳能电池和热辐射片、半私人床位、一个零重力厕所、4个窗户和两套控制推进系统,足够6个人在里面舒适生活。该系统将有望用于建造月球基地和太空酒店。

毕格罗说:“这(BEAM的发射和对接)不仅是我们公司的一次历史性事件,还可能改变人类太空栖息地的形态。”他希望能在2020年前后将B330发射升空。

 

【首座充气私人太空舱BEAM将在2020年发射】

据国外媒体报道,在科罗拉多州的第32届美国太空研讨会上,联合发射联盟(ULA)与毕格罗航空公司宣布,2020年将发射首座名为BEAM的充气私人太空舱,从而为商业活动和科学研究提供方便,同时开发太空游。

BEAM充气私人太空舱体积330立方米,将由目前唯一大量有效的载荷容器Atlas V火箭发射。发射升空后因空气会膨胀起来,可节省数百万美元的发射成本。目前BEAM正在国际空间站上测试,有望于5月份充气开始为期2年的测试运营。太空舱项目非常依赖于商业空间运输服务,如SpaceX、波音公司等正在开发的“太空出租车”。

毕格罗航空公司的可扩展迷你太空舱已随SpaceX的“龙飞船”到达国际空间站,在2006年和2007年推出的是两款无人原型,BEAM则是该公司的第一个载人航天器。同时,未来会将充气太空站B330与空间站对接,供美国宇航局和商业公司使用。并计划发射比BEAM大20倍的太空站充当太空前哨,用于租给其他公司或研究组织。(如需转载,请注明来源自科技世界网)