全新充气式太空旅馆
2017-01-19
外太空旅行需要面对各种不可预知的情况,其中微流星、太空垃圾、宇宙辐射等时时刻刻威胁着宇航员的人身安全,这就需要一个好的太空舱来保护航天英雄们。但假如为了安全性而把太空舱建造得过于厚重,则会增加制造、发射、维修等的成本,好在全新问世的充气式太空舱有效解决了这些问题。
2016年4月8日,Space X公司计划将充气型太空居住舱送入国际空间站,这款太空舱的正式名称为“毕格罗膨胀式活动舱”(BEAM),升空时为折叠状态,与国际空间站完成连接之后便自动充气膨胀,并形成可供宇航员在其内部居住的空间,听起来真的非常酷炫。
但是,我们知道太空舱各项参数要求极其严格,让人不禁好奇,这样一款充气型太空居住舱能保证宇航员的安全吗?为何要使用它呢?
充气式太空舱怎么用?
可充气居住舱段的设想最早出现在上世纪60年代。美国第一颗通讯卫星“回声—1号”(Echo1)本质上就是一个大气球,但其使用的充气和材料等技术与目前建造载人舱段技术还是有很大差距的。
近年,先进材料技术取得长足进步,使得用于载人目的的充气舱段成为可能。另外,毕格罗宇航公司BEAM项目主管丽萨·考克曾表示,BEAM充气舱采用了全新轴向膨胀方案。
据悉,BEAM将通过国际空间站的机械手臂安装到一个闲置的对接口上,然后进行充气,可从直径约2.4公尺、深1.37公尺的圆柱形状态,膨胀至直径3.2公尺,深3.6公尺,随后太空站会将BEAM加压到与ISS(国际空间站)内部一致,并检查是否有漏气。如果一切正常的话,宇航员可打开BEAM的连接舱,并在里面装上温度探测、撞击侦测、防辐射等各种仪器,记录充气式太空舱在长时间使用下的保温与辐射隔离效果。
充气式太空舱安全吗?
我们知道,太空中有无数的陨石和其他碎片,太空舱每时每刻都面临被撞击的危险,所以太空舱的结构强度达标是必须的。那么,充气式太空舱能否抵挡住这些危险呢?毕格罗宇航公司宣称BEAM系统采用了多层韧性材料以及专门的“微陨石与轨道碎屑防护层”设计,外壳由高强度合成纤维制成,在对抗此类撞击风险方面能够达到与普通的硬质舱段同样的水准。
另外,由于BEAM舱的内部安装有用于探测温度、环境以及辐射防护等设备,在计划为期两年的飞行任务期间,将持续对相关参数进行检测。国际空间站上的宇航员们也将每隔半年进入BEAM舱段两到三次进行检查,每次计划停留数个小时。
美国宇航局派驻BEAM项目的代表拉吉布·达斯古帕指出,在国际空间站环境下测试BEAM舱段的性能将是完善其测试环节并使其早日具备载人使用条件的关键一步。要想确保宇航员的生命安全,BEAM系统未来还将经历更多严格测试,从而确保其能够满足美国宇航局在安全方面所提出的苛刻要求。
为何要使用充气式太空舱?
发射大而重的太空舱上太空会花费大量的燃料,非常昂贵,所以国际太空站本身是由非常多的小部分,一点一点组装完成的。很明显,充气式太空舱大大缩小了发射时的空间与结构重量。
从质量和体积比角度考虑,充气舱的设计是一个很有吸引力的方案。在未充气时,这一方案相比其他设计更加紧凑,占用的空间更小,质量也可能更轻。当其完全膨胀开时,BEAM舱段的内部空间大小将达到其发射时体积的10倍以上。这样的特点,使其能够被更加容易地装进货运飞船并能够减少发射费用。
根据美国航天局公布的数据,这种充气式居住舱的发射成本低廉,不仅能增加航天员起居空间,而且可用于深空探测,也可以作为太空酒店在月球表面使用。同时,由于它的重量容易控制,美国航天局正准备在这次试验成功后将其用于未来火星探索。
充气型居住舱应用前景广阔,尤其是对于长期的深空飞行任务。在这样的飞行任务中,宇航员们将需要更多空间用于存放补给物资,也需要更多空间用于工作生活。在未来两年内,BEAM设备将为美国宇航局在未来飞往火星的征途中可能采用的充气舱段设计铺平道路。
试想一下,在不远的未来,我们或许就可以居住在这样的太空充气旅馆中,围绕着地球轨道运行,尽情享受美好的太空旅行。
(选自2016年07期《奥秘》,本刊有删改)
鉴赏空间
本文非常详尽地介绍了全新充气式太空舱的使用方法、安全性能及其意义和价值。与《在太空中理家》相比,本文的内容相对比较单一,而《在太空中理家》一文则叙述了宇航员在太空跑步穿衣、沐浴洗漱、睡觉吃饭等一些生活细节。
在说明方法上,本文着重运用列数字和作比较的说明方法。例如,“可从直径约2.4公尺、深1.37公尺的圆柱形状态,膨胀至直径3.2公尺,深3.6公尺”,通过列数字和作比较,突出了充气式太空舱充气前后的体积差距之大,从而突出太空舱充气前后的变化及其使用方法。
读有所思
1.充气式太空舱是如何确保其安全的?
2.体会画线部分的表达作用。
当其完全膨胀开时,BEAM舱段的内部空间大小将达到其发射时体积的10倍以上。