未来空间站大不一样
2021-11-28常飞
□ 常飞
11 月8 日,神舟十三号航天员翟志刚和王亚平,经过约6.5 小时的出舱活动后安全返回天和核心舱,圆满完成了全部任务,出舱活动取得圆满成功。中国空间站建设正按照既定计划稳步推进。
正在建设的中国天宫空间站,是人类航天史上的第三座组合式空间站,另外两座分别是已经退役的苏联和平号空间站和目前仍然在轨运行的国际空间站。
事实上,截至目前,人类所建造过的空间站只有单体构型和组合式构型两种。单体构型空间站,主要以苏联的“礼炮”系列为代表。另外,美国在上世纪70 年代发射的空天实验室空间站,是世界上最大的单体空间站。这种空间站需要的物力和科技水平相对较低,通过火箭一次发射便可以进入太空运行。
组合式构型空间站不能依托火箭的一次性发射完成,而是和现在的建桥手段一样,先在地面建造好模块,例如工作实验舱、科学仪器舱、生活舱等,然后依靠火箭分批送入太空,再依托每一个模块的对接舱口连接起来,组成一个设备比较完整的大型空间站。
虽然后者比前者需要花费更大的人力、物力和财力,但这种空间站在内部空间和实验设备等方面都是前者无法相比的。我们相信,人类迄今为止建造过的空间站,都只是未来空间工程的起步。未来的人类,一定会在太空建造出规模非常巨大,相当于今天大都市规模的超级空间站。
电影《千星之城》中,就描述了一个世界各国联合建造的超大空间站,它不但带动了全世界各民族进入太空,最终也引来了外星人。因为体积和质量太大,该空间站甚至对地球造成了影响,只好被推到一个远离地球的轨道上,成了一颗人造行星。
当然,我们也不能忘了电影《流浪地球》中的那个空间站——“领航者号”。它是标准的环形结构,和此前《火星救援》《星际穿越》电影中的空间站构型一样。不过,“领航者号”的两个环形是同向旋转的。
虽然电影中描述的这些情景短期内还不会出现,但未来的空间站和目前的空间站会大不一样。
人类要在太空中大规模长期生存,没有重力支持是难以想象的。那么,在空间站上能不能制造出人工重力?或许有人觉得航天员在空间站里飘来飘去,很浪漫很享受。但事与愿违的是,航天员在空间站里有着繁重的科研和建设工作,站不稳、坐不住,对开展工作有很大影响。就算是操作空间站的机械臂,航天员因为屁股坐不稳,手臂、手掌和手指的运动会非常别扭。而人造重力空间站则可以解决航天员失重带来的问题。
几十年前,著名科学家冯·布劳恩做过计算,如果建设一种环形空间站,绕着自身的轴心旋转,舱段沿着环形排列,航天员工作生活在环的内侧,只要这个环按照一定的速度转动,就会形成显著的离心作用,将航天员牢牢地贴在内侧地板上。只要精确控制转速,就能够实现和地球上非常接近的重力。科学家们畅想,这种技术不仅能用来制造空间站,甚至能用来建造宇宙城市。把这个城市建造成一个粗大的圆筒,人们生活在圆筒的内壁上,只要能实现恰当的自转速度,不要说人类,就是花鸟鱼虫、大树、农作物,都能和地球上一样头上脚下地站立。虽然原理简单,但要建造这种空间站工作量太大,目前还没有哪个国家能够做到。
但是,如果未来人类要实现深空移民,人造重力的空间站恐怕是必要的。谁第一个实现,将是整个人类太空探索迈出的又一大步。人类能否在未来几十年内建成这样的空间站?让我们共同期待。★