“气球”空间站干不成了吗？

文/ 易初

▲ 4 个B330 能组成一个超大型空间站

3 月23 日，著名的美国民营商业航天企业之一比格罗航天公司宣布，所有员工立刻下岗回家。在这家公司在声明中指出，之所以让所有员工都离开公司，是因为新冠肺炎疫情对该州的公共安全造成了严重影响，为了防止疫情在公司流行，决定让在岗的700 名工人全部回家。

实际上疫情只不过是借口而已，比格罗航天公司之所以做出这种自杀式的行动，主要是因为没有得到美国宇航局商业化空间站的合同。

比格罗的产品

众所周知，比格罗航天公司最主要的产品是独具特色的充气式空间站。应该说，充气式空间站和现有的硬壳式空间站相比具有极大的优越性。空间站本身在发射之前可以折叠压缩成很小的体积，进入太空之后通过充入空气可以大幅度膨胀起来。这样，所发射的空间站大小就不会再受到火箭整流罩尺寸的限制。

比格罗航天公司先后发射了三个充气式空间站舱段作为验证样机，其中一个舱段目前还连接在国际空间站上，供航天员们实施空间科学实验和存放物品之用，表现一直相当不错。

按照比格罗航天公司和美国宇航局签署的协议，该公司还要发展一种内部容积达到3000 立方米的超大型空间站舱段BEAM。如果把这样的两个舱段连接在一起，就能为相当多的航天员提供工作生活和从事科学研究的场所。

这样优秀的设计为什么干不下去了呢？

给钱不够

这个问题还是美国宇航局自己导致的。故事要从国际空间站的未来讲起。根据美国前总统奥巴马的航天政策，美国政府对国际空间站的财政支持将延续到2024 年，2024 年之后的财政拨款再议。

▲ 比格罗本人以及公司团队

▲ 比格罗航天公司的生产车间

特朗普接任美国总统之后，虽然否定了奥巴马的绝大多数施政纲领，但是对于国际空间站的政策没有发生实质性的变化，也就是说国际空间站到2024 年以后，很可能再也得不到美国政府的拨款。但是把这样一个凝聚着无数人心血和智慧的空间基础设施直接放弃，实在是太可惜了。而且国际空间站是美国人领导的航天国际合作的重要标志，美国各界无论是从情感上还是从利益上都不会接受它就这样轻易地被废弃，然后扔进大气层里烧毁。因此美国宇航局提出了国际空间站商业化的想法，鼓励私营企业开发舱段与国际空间站对接，然后逐步把整个国际空间站都转向商业运行。

▲ 发射前压缩成一个小体积的BEAM

经过多轮竞争，进入最后竞标阶段的有两家企业，一家是比格罗航天公司，另一家是一家叫做公理航天的企业。公理航天公司的创始人曾经是美国宇航局的工程师，退休之后自己创办了这家企业，和世界诸多知名航天企业合作研制一种传统概念上的硬壳式空间站舱。公理航天公司的研制进度远远不如比格罗航天公司。迄今为止，前者还没有发射过任何一个舱段，但是在2020 年1月28 日的竞标当中，公理航天公司却是唯一的胜利者。这其中的原因是什么呢？难道有什么幕后黑手的操纵吗？

实际上比格罗航天公司根本就没有投标。根据比格罗航天公司的声明，美国宇航局为第一阶段商业空间站舱段竞标的金额只有5.61 亿美元。熟悉航天的人们都会计算出这个数字的不合理性：美国宇航局向俄罗斯订购载人飞行服务，一张往返票就要8000 万美元。很显然美国宇航局这是希望有关企业自筹资金来支撑主要研发活动，严格来说这属于资助而不是采购。美国宇航局的逻辑是，国际空间站迟早也要转入商业化运行，那么美国宇航局向有关承包商提供一个对接国际空间站的机会，向他们开放有关的技术标准，已经是最大的支持了。既然是商业航天，主要的钱应该到商业市场上去筹集嘛。

但是在所谓的商业航天载人活动起步时，美国宇航局却向太空探索技术公司支付了一大笔钱来研制猎鹰9 号火箭和“龙”飞船。埃隆·马斯克每次向国际空间站发射货运飞船，都可以得到1.33 亿美元的报酬，现在美国宇航局为了研制空间站的完整舱段，竟然只肯支付5.61 亿美元，的确是太不公平了。比格罗是个生意人，面对如此不公平的条款，他宁可不去投标，也不愿意做赔本生意。

从科学技术的角度来说，充气式空间站的确是一个相当好的发展方向，至少到目前为止，人类还没有发明出其他的手段，能够从地球上把一个直径如此之大、容积如此之宽裕的空间站舱段发射到宇宙中去。使用面积这么大的空间站是相当多宇航科研机构和航天员非常憧憬的。假如比格罗真的退出这个市场，放弃了充气式空间站的想法，美国宇航局一定会受到很多航天专业人士的严厉指责。

然而美国宇航局怎么可能不清楚其中的道理。它之所以只拿出这么一点钱来发出一个如此不公平的竞标条件，恐怕和囊中羞涩有直接的关系。按照美国当前的航天政策，宇航局的主要任务就是2024 年重返月球，主要资金和主要资源都会投向这个目标。国际空间站虽然没有被彻底放弃，但已经是一个边缘化的目标了，美国宇航局显然不会有太充足的资源可以支撑它的运行。那么所有瞄准国际空间站的商业航天企业，都要面临美国宇航局采购力下降的严峻局面，而且这个问题看来没有缓解的可能性。之所以做出这样的判断，是因为新冠肺炎疫情在美国的泛滥，已经严重影响了航天科研和发射活动，美国宇航局本身也难逃厄运。本来2024 年这个时间节点就很紧张了，又遇到这样的大事件，美国宇航局能做的也就是保证驻站航天员的安全而已。至于“比格罗”那个还没造出来的超大空间站舱段，只能往后排了。

▲ B330 舱的对接口

▲ B330 舱的内部结构

“公理航天”为什么

公理航天公司为什么能够接受5.61 亿美元的合同？不排除两种可能性：第一，在诸多国际宇航巨头的支撑下，这家公司并不担心自筹资金的来源；第二，这家公司的创始人熟悉美国宇航局的运行文化，先把合同拿下来，再把它做成一个大到不能倒的项目，逼着美国宇航局拿出真金白银来支持自己，也就是所谓的“钓鱼工程”。按现在的计划，公理航天公司空间站的舱段将在2024 年首次发射，在这4 年当中很可能会发生意想不到的变数。

“公理航天”在2018 年的时候，就展出了自己设想的空间站居住舱。这种舱段内部用隔断隔成一个个小房间，还用灯带装饰起来，完全是小旅

▲ B330 舱容积巨大

馆的做派。

舱段上天后，将对接在和谐舱前方，投入使用。“公理航天”还计划在这个舱段上再对接两个舱段，然后就能接纳自费航天员入住了。

此后，“公理航天”还将不断增加舱段数量。这样，当国际空间站正式退役后，公理空间站就具备了一定规模，成为一个全功能商业空间站，可以接纳航天员、太空游客、研究者等等。

公理商业空间站的收费是8 天5500 万美元。这笔钱还包括在地球上的15个星期训练费用。在运行期间，“公理航天”必须保持至少一人在轨，照料各种设备和试验。站内会为航天员提供高速局域网、视频显示器、拍照窗口和全透明观景台。“公理航天”号称，这将是迄今为止最大的玻璃观测平台。

▲ B330 的技术会不会被马斯克买去呢？

比格罗还能卷土重来吗

在比格罗宣布退出竞标的第二天，记者就采访了他。比格罗一度表示，自己对美国宇航局和国际空间站计划还是感兴趣的，并不会就此放弃。这样的立场也可以理解，毕竟比格罗作为学渣逆袭的典范，是因为对航天事业有感情，才把大量资金投入充气式空间站的。美国宇航局一时的资金困难，不会让他彻底放弃理想。何况，他的产品在全世界都是独一无二的，无论其他国家航天局还是太空探索技术公司这样的商业航天企业，都没有研制充气式空间站的。这种设施一旦投入使用，就可以向全世界的科研机构出售太空旅馆服务。比格罗从来也不担心会不会招揽到足够的房客，因为全世界打算在太空开展科学研究、并且有足够经费的机构很多，打算上天旅游的富翁也很多，国际空间站根本满足不了这么多人的需求。比格罗的大型充气式太空舱对他们来说简直就是福音。只要美国宇航局肯为他站台，其他有需求的航天科研单位就吃到了定心丸，还不蜂拥而来抢购他的旅馆房间？

▲ B330 和载人龙、星际航线飞船对接的想象图

▲ BEAM 连接在国际空间站上的场景

▲ BEAM 压缩体准备装进龙飞船

然而人算不如天算。就在比格罗表态后没多久，新冠疫情忽然在美国大爆发，沉重打击了这个从事廉价旅馆业的大亨。比格罗名下主要产业就是“预算套餐”连锁旅馆，主要是为长期出差人士开设的。“预算套餐”在亚利桑那州有3 所旅馆，在内华达州有5 所旅馆，在得克萨斯州有11 所旅馆。如果是在平常，这19 所旅馆能为比格罗带来相当不错的收入，支撑航天科研活动的投入。然而疫情导致的全美旅行禁令，让整个旅馆业都陷入了危机。虽说美国人的封城并不是太严格，但多数人也不过是在自家附近活动，长途跋涉住旅馆的人数发生了断崖式下跌。疫情还导致了金融市场动荡，旅馆业要是想融资渡过难关，难度也比平时大得多。在这种情况下，比格罗哪怕再热爱航天，也难为无米之炊。关闭公司、遣散员工，也是无奈的选择。

我们还要看到另外一种可能性。充气式空间站本身的技术价值并没有缩水，它可能是比格罗手中最值钱的一部分资产了，如果自己经营不下去，就卖了换钱，这对比格罗来说未必不是一个好的选择。谁肯出手购买，成交价会是多少，是值得我们继续观察的事情。

比格罗的充气式太空舱

2016 年4 月8 日，比 格 罗 航天公司的充气式太空舱“比格罗可扩展行为舱”（BEAM）由太空探索技术公司的 “猎鹰9”号火箭成功发射升空，目前还对接在国际空间站上。

BEAM 主要是作为正式型号B330 的演示验证样机，它的尺寸比B330 小得多。由于尺寸小，BEAM的舱内没有分隔空间，只是给国际空间站的航天员提供了一个筒装的空间用于试验测试。

“充气式住舱”最大特点，当然是充气式的外壳。它的构成相当复杂，不但要起到密封和维持气压的作用，还要保温、防辐射、防太空垃圾的撞击。因此，它的外壳可以分为如下层次：

1.衬里层；2.气密层；3.结构支撑层；4.微流星和太空垃圾防护层；5.保温和原子氧防护层。另外还有展开系统、静电放电系统、辐射防护系统等。

衬里层的主要目的是保护气密层不受舱内活动的破坏。气密层是最重要的层次之一，在展开时需要保证它与衬里层、结构支撑层之间的良好转位，避免折叠、撕裂等现象。气密层之外就是结构支撑层，是整个充气结构的受力主体，载荷相当大。因此，结构支撑层用高强度的芳纶材料制成。

微流星和太空垃圾防护层可能是充气式结构中难度最大的一项，选用了美国3M 公司的Nextel 陶瓷纤维织物，多层Nextel之间用聚亚安酯泡沫隔开，并以芳纶织物加强。在发射时，聚亚安酯泡沫抽真空压缩，入轨后自行膨胀开，形成间隔防护效果。保温层则主要用反射膜构成。

上述各层材料结合在一起构成了外壳，展开后的厚度达到约30 厘米。舱内可以保持一个标准大气压的压力，这样的压力不但可以把壳体撑开，还能供航天员舒适地生活。

充气式结构的最大好处是能降低发射质量。按照比格罗公司的说法，其研制中的B330 舱内部容积330 立方米，发射质量20 吨。而现役的国际空间站“命运”舱容积160 立方米，发射质量却达到15吨之多。