科技報報/充氣式太空旅館初露端倪 想上太空的酒店老闆

比格羅充氣式太空艙內部構造。

擬於2020年建成的由2個B330充氣式太空艙組成的太空旅館,其兩端分別對接了『龍』飛船(左)和乘員航太運輸—100『星際客車』飛船。

新聞背景

根據北京日報報導,不久前,美國太空探索技術公司的獵鷹9號火箭順利升空,不僅實現了首次在海上回收火箭第一級的壯舉,還用所發射的載貨型『龍』飛船把試驗型充氣式太空艙送往『國際空間站』。它是空間站上的第一個充氣式太空艙,將於5月進行充氣膨脹。

太空『帳篷』優點多

由美國比格羅宇航公司研製的這個充氣式太空艙又稱比格羅可拓展活動艙。這種艙雖然是透過充氣膨脹,但它更像帳篷而不像氣球,因為氣球在充氣時膨脹,但在漏氣時塌癟,其內部沒有支撐結構;而帳篷平時可折疊,但其支撐結構不會變化,使用時則可展開,甚至有門窗供人進出。

充氣式太空艙優點是重量要比目前使用的傳統太空艙輕很多,未膨脹展開前體積很小,便於運輸,所以發射費用很低。開發充氣式太空艙的原因是其結構緊湊,佔用空間更小,質量也更輕,能大大節省發射成本,擴充後可以提供更大的生活和工作空間。它尤其適用於載人火星飛行等長期深空飛行任務,因為未來的載人火星任務需要飛行1000天或1100天時間,為此需要300立方公尺大小的空間來居住和儲存食物。

為了適應太空強輻射、大溫差和高能粒子流的惡劣環境,目前大多數航天器採用金屬外殼,因為金屬的力學、輻射遮罩等特性,決定了金屬是製造航天器外殼的最合適材料。雖然採用金屬外殼的太空艙具有堅固牢靠的優點,但由於運載火箭發射能力有限,這種太空艙不可能做得很大,而可展開的充氣式太空艙有望滿足未來深空探索的需求。

儘管充氣式太空艙有不少優點,但必須解決防輻射、抵禦太空微小垃圾撞擊等難題。據悉,使用類似於聚芳酯纖維製造的充氣式太空艙,對太空垃圾和微流星的防禦能力,遠強於『國際空間站』的鋁合金硬質外殼,安全系數很高。該艙採用的這種高強度合成纖維表皮是一種柔軟、可膨脹的材料,外覆抵禦微流星與太空垃圾的防護層,在對抗此類撞擊風險方面能夠做到與普通的硬質艙段同樣的水準,可保證在零下130℃至130℃各範圍內艙段的安全,既能防止宇宙射線對艙內人員的影響,也可以抵擋太空垃圾等碎片的撞擊,艙內會比『國際空間站』內部更加安靜。

考驗兩年見分曉

充氣式太空艙前景很美,現在的關鍵就是進行在軌測試,檢驗其真實性能。這次發射的充氣式太空艙重1.4噸,由鋁和可折疊的特殊面料製成,在飛行時會被壓縮起來,形成一個長2.4公尺、直徑2.36公尺的『大包裹』。

它在充氣膨脹後可達到原本4倍的大小,由3立方公尺變成一個長4.01公尺、直徑3.23公尺、內部空間16立方公尺的加壓艙,與一間小型臥室大小相當。該艙內裝有用於探測溫度、環境以及輻射防護等相關情況的探測設備,在計劃為期兩年的飛行任務期間,這些設備將持續對相關參數進行檢測,評估其防宇宙輻射和太空垃圾撞擊的性能。在此期間,太空人將每年進艙4次,每次停留數小時,以檢查其運行情況。

該艙將與『國際空間站』對接至少試運行兩年,從而觀察其在太空的極端環境下能否正常工作,有無漏氣情況,以及高速的太空垃圾和微小隕石對艙體有何影響,對太陽輻射、太空極端氣溫的防護效果如何。

如果在兩年的測試期內該艙沒有出現大問題,2020年將發射兩個可擴展20倍的B330充氣式太空艙,它們對接在一起。每個B330充氣式太空艙質量約20噸,長17.3公尺,使用壽命20年,充氣展開後內部加壓空間可達330立方公尺(與它們的名稱一致),相當一輛大巴車,可同時容納6人。它們對接在一起組成太空旅館,訪客可以停留一至兩周,甚至長達一個半月。此後,這種新穎的太空艙技術,還將用於建造深空空間站以及載人月球基地或載人火星基地。

目前在軌運行的『國際空間站』內部加壓空間為916立方公尺,2020年發射的B330充氣式太空艙,在太空展開後能提供的內部活動空間可達到『國際空間站』目前的1/3,3個對接在一起的B330充氣式太空艙就能提供與『國際空間站』一樣大小的太空人活動空間,但其總質量僅約60噸,而『國際空間站』質量高達420噸,所以採用充氣式太空艙可以大大節省發射費用。

延伸閱讀
不想上太空的酒店老闆
不是好老闆

比格羅宇航公司於1998年成立。該公司創始人羅伯特•比格羅本身就是一家美國連鎖酒店的老闆。20世紀90年代,在論證『國際空間站』過程中,美國航太總署計劃為空間站打造一個可膨脹運輸居住艙,它發射時呈壓縮狀態,到達軌道後再被充氣成形。但由於存在較大的技術風險和資金緊張,在花了數億美元,經過系統驗證和地面試驗,取得大量成果的情況下,心裡沒底的美國航太總署最終沒有發射這個艙段。比格羅宇航公司乘機以幾千萬美元購買了這項技術。

購買到技術之後,比格羅宇航公司就提出了雄心勃勃的建造充氣式空間站計劃,即在2020年左右建造一個由多個充氣式太空艙組成的太空旅館。比格羅宇航公司已在2006年和2007年用俄羅斯『第聶伯』火箭發射了起源1號、2號試驗艙,旨在驗證充氣式空間站部署到地球軌道上的基本條件,並為未來建立更大規模的充氣式太空旅館做準備。

未來的比格羅號太空旅館,由若干個B330可充氣膨脹的軟殼太空艙像香腸一樣串在一起。它能為不同用戶提供服務,住一晚上的費用至少為100萬美元。比格羅宇航公司稱,這座太空旅館將是一個綜合商業設施,包括居住、購物、實驗和微重力生活等。在那裡可以觀賞美麗的地球,璀璨的星空,也能飄來飄去,盡情享受失重帶來的快樂,一天內還能觀賞16次日出,環遊世界一次只需要90分鐘。據預測,在頭10年的運行中,將有800名付費乘客飛往比格羅號太空旅館。

B330太空艙又叫鸚鵡螺號,呈西瓜形,容積為330立方公尺,裝有推進系統和用於擴展的節點艙,由公共空間和一些私密空間構成。其公共空間包括:入口、餐廳、酒吧、舞廳、保健室、健身房等。它設有六間私人套房,兩間較小,另外四間比較大。

其主體部分由中心支架和柔質外殼組成,內部空間被從下而上劃分為四層,包括廚房、起居室、地球觀測窗、臥室、體能訓練設備、醫療中心、淋浴間等。廚房和餐桌在第一層,第二層和第三層為私人套房,每間私人套房都有盥洗室、個人物品儲藏區、可供休閒和個人工作的電腦娛樂中心,以及不同的微重力環境和其他不同的娛樂專案,其寬大窗口可以飽覽地球和太空的美麗風光。第四層則為住在空間站裡的人提供健身、醫療和洗浴場所。太空旅館的每層還有寬大的公共活動區,旅客們能在那裡感受微重力環境。

比格羅號不僅可以作為太空旅館之用,而且還能夠成為空間科學實驗室。比格羅宇航公司計劃把其太空艙作為酒店和實驗室出售,每個售價1億美元。並希望其中一個艙可為微重力用戶提供服務,那裡沒有過多的人類活動,以免破壞試驗所需的微重力環境。

比格羅號太空旅館建成之後,計劃用波音公司的乘員航太運輸-100『星際客車』飛船,每個月向太空旅館提供3次飛行服務。比格羅宇航公司總裁已公布了太空旅館的使用價格,並表示支付10%的押金就可預訂。其費用包括發射費用、航程費用和回收成本,也包括對遊客的培訓費。