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BEAM太空舱对接空间站 银河系穷游时代到来?

时间:2016年04月20日 信息来源:新浪网 点击: 【字体:

一周前,真人版“钢铁侠”伊隆·马斯克(Elon Musk)费尽千辛万苦,终于在第22次发射时成功在海上平台回收“猎鹰9号”(Falcon 9)运载火箭。实际上,稳稳矗立在驳船上的火箭只讲述了故事的前一半;昨天,由“猎鹰9号”送上近地轨道的BEAM充气式太空舱与国际空间站成功对接,才终于宣告本次发射任务的圆满成功。

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运送完BEAM太空舱返回地球的猎鹰9号运载火箭


巧合的是,以“可回收重复利用”著称的猎鹰9号火箭,寄托着人类把往返近地轨道的成本降低100倍的宏愿,而这次由它送上太空的充气式太空舱,也是多快好省建设未来廉价太空世界的一个种子选手。


历来,为应对高真空、强辐射的太空环境和神出鬼没的流星体的撞击威胁,宇宙飞船都是走傻大粗笨的路线。而传统化学火箭造价昂贵,单位质量的发射成本贵比金价,宇航员在太空中只能享受到仅可容身的狭小空间。


BEAM太空舱则不同:使用合成纤维、液晶聚合物、陶瓷纤维等新材料制成的BEAM太空舱,重量仅为1.4吨、发射时体积仅为3.6立方米,入轨后经过充气,可以在几个小时甚至几分钟内“长大”4倍多,形成长4.01米、直径3.23米、容积16立方米的大罐头。


可见,就“可用容积/发射质量”这一衡量太空舱“性价比”的参数来说,充气式的BEAM太空舱真是物美价廉之选。

BEAM太空舱安装在国际空间站后情状示意图


由位于赌城拉斯维加斯的美国私营航天公司、以酒店地产大亨比格罗(Robert Bigelow)命名的比格罗航天(Bigelow Aerospace)设计制造的BEAM太空舱,并不是他们发射的第一个充气式太空舱。早在2006年和2007年,比格罗公司就先后发射起源1号、2号(Genesis I/II)太空舱作为原型舱开展试验。这两架太空舱比BEAM要小一圈,容积有11.3立方米。

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太空冒险家、土豪比格罗本尊,左手持的是BEAM太空舱模型


BEAM显然也不是他们将发射的最后一个太空舱:比格罗下一项雄心勃勃的计划是代号为BA330的充气式太空舱,计划于2020年前后发射,重量将达到20吨,充气后容积达到夸张的330立方米。与国际空间站上美国最早、最主要的科学试验舱“命运号实验舱”(Destiny)相比,BA330的“容积质量比”将提升2倍多,与国际空间站对接之后,将把整个国际空间站的内部容积提升30%,能够为多达6名宇航员提供生命维持保障——堪称改善驻站工作人员生活条件的“鬼斧神工”了。


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BA330内部结构示意图


而且据称,与BEAM采用类似的非金属舱壁设计的BA330,规避了容易与高能质子碰撞产生大量有害辐射的铝材,其防范太空中高能辐射的能力将与国际空间站相当;由多达30余层陶瓷纤维堆叠而成的舱壁将厚达0.45米,使其具有优于国际空间站的防空间碎片撞击能力,即使不幸被高速太空垃圾穿透漏气,也不会随便爆掉。这使得BA330的设计寿命长达20年。不仅如此,带有独立电源的BA330还可以自给自足,也可以跟多个其他舱段在轨对接,组成一个准“空间站”。

比格罗航天公司的厂房,布设的是BA330太空舱串联而成的空间站雏形


这么豪华的配置,可不光能用来接待游客:比格罗的主要目标客户锁定“主权客户”——众多发展中国家没有独力自主发展航天工程的能力,但面对曙光已然初露的空间科学及应用大放异彩的未来,即使是中小国家也不愿置身事外。比格罗宣称,只要2300万美元,就可以让主权客户派遣的宇航员在比格罗空间站待上30天,开展其所需的空间科学实验,包学费。比起俄罗斯对富豪太空游的要价——4千万美元在国际空间站待一个星期——可要划算多了。


猎鹰9号、蓝色起源这些可回收运载火箭,龙飞船、BA330等廉价航天器,一旦试验成熟,就将大幅降低中小国家、企业和个人进入太空的门槛。实际上,近年来随着商业航天发射市场的发育、一箭多星技术的发展成熟,小卫星市场快速壮大,已经诞生了一大批廉价空间应用项目,让我们不必亲赴太空,也能享受航天技术发展得来的果实。


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国际小卫星市场成长趋势


例如曾经轰动TED讲台的PlanetLabs公司,用28架仅重5千克的微型卫星“鸽子”组成环绕地球的小卫星星座,实现对地球上每个地点的“日更”成像,分辨率达到米级。这样的准实时地面成像为农业生产、城市建设、灾害防治等诸多领域的机构和个人提供了宝贵的资料——而实际上类似的小卫星群对地监测项目还有很多。一些国内民营航天公司也不甘落后:笔者就正在参与一个民间小空间望远镜项目的筹备策划。


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PlanetLabs通过国际空间站释放的微型卫星“鸽子”入轨场景


去年《火星救援》热映时,笔者曾作拙文《如何正确跟国会要钱》,讲述NASA的载人火星计划如何一次次因预算高企被有司驳回。实际上,就未来的载人行星探索方案,这些年来NASA及领域专家从未放弃精打细算的努力。除了先在火卫一福波斯着陆以降低风险及开销的提议之外,随着火星表面液态水的发现,也有利用火星在地资源来减轻后勤压力的思考涌现。


今日的科技新闻,胜似昨日的科幻小说。随着航天技术的日新月异、人类太空活动廉价化的来临,也许我们终于要突破奥尔德林(Buzz Aldrin)前辈所怨念之“许以火星,报以脸书”的时代了?料想不远的将来,也许到近地轨道感受“地心引力”便是家常便饭,二三十年后来一场阿西达里亚平原的火星独行也非殊无可能;甚至若“摄星”之帆能在本世纪内远航南门二,2154年在潘多拉星球化蝶纳美人也小可期待了【注】。


呃,我是说如果地球没先变成这样的话……


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电影《机器人总动员》剧照,2805年的地球轨道被太空垃圾所堵塞


【注】本句所指分别为:电影《地心引力》;电影《火星救援》;霍金所倡“突破摄星”计划;电影《阿凡达》。


(作者:佚名)
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