模块化空间站：可自组装的“ 太空旅馆”

越来越多人前往太空旅行，但国际空间站最多只能容纳11人。位于美国马萨诸塞州剑桥市的非营利太空建筑实验室奥瑞利亚研究所提出了一种可能的解决方案：一种能以扁平板材紧凑堆叠的方式发射并在轨道上自行组装的模块化空间站。

建造大型空间栖息地非常困难。如墙壁等结构部件必须能装进火箭。通常情况下，没有足够的空间一次性发射所有部件，像国际空间站这样的大型结构往往需要多次发射才能建成，耗资巨大。一旦所有部件都送入太空，空间栖息地还需要由人类来组装，而这是一项危险的工作。

“如果要靠人类来帮助组装这些东西，他们必须穿上舱外活动服，”奥瑞利亚研究所的首席执行官伊克布劳说道，“这是在冒着生命危险。我们希望能在未来有更安全的方式完成这项工作。”

2024年8月初，在马萨诸塞州罗尔斯代尔的一个共享办公空间里，奥瑞利亚研究所展示了名为TESSERAE的空间栖息地模型。该结构看起来像是一个未来感十足、高度仅一层楼高的球形。团队描述了空间站的这些板材（每个板材大约有1.8米高和宽）会怎样组合在一起。

这一想法是使结构在发射时尽可能紧凑。“现在，任何升空的东西都是处在有效载荷整流罩的刚性的结构中，它位于火箭的顶部。”奥瑞利亚研究所战略与业务发展副总裁斯蒂芬妮说，“借助这项技术，我们正在创建可以堆叠起来的板材，就像扁平包装的宜家盒子那样。”

成功发射之后，这些板材会被投放到类似气球或网状结构中以防止它们漂移。这个网会确保边缘带有强力磁铁的板材足够接近以便产生磁吸力。科学家们期望这些板材能够一次性准确地自行拼接在一起并形成正确的配置。如果未能正确组装，传感器和磁力计的组合可以检测出来。在这种情况下，可以通过给磁铁通电来拆解错误配置的板材并重新尝试。组装完成后，电力系统和管道系统可以手动安装。

模块与充气结构

迄今为止，团队已经在太空中成功组装了几次手大小的小型板材，包括在2022年美国私营企业公理航天公司的Ax-1任务期间向国际空间站（ISS）发射的任务。他们尚未在太空中建立TESSERAE的全尺寸模型，并表示建设工作很可能需要合作伙伴的支持。

“奥瑞利亚很难给出一个精确的时间表，说明还需要多久才能实现人类居住。”伊克布劳说，“这可能取决于我们是否能与美国国家航空航天局或公理航天公司这样的组织建立合作关系。但肯定得到2030年代。”奥瑞利亚研究所不愿透露他们在该项目上筹集或花费的具体金额，但他们表示部分资金来源于美国国家航空航天局的拨款、企业赞助以及慈善捐赠者。

有许多团队正在研发空间站。公理航天公司正在开发自己的轨道空间站，计划于2026年发射第一个模块，并暂时将其连接到国际空间站。蓝色起源公司和塞拉公司则在合作开发“轨道礁”项目，该项目旨在支持最多10人在一个“混合用途商务园区”内进行活动。这些空间站将依赖人类来进行建设，而发射各个部件可能需要几次发射任务。

伊克布劳认为TESSERAE栖息地和充气结构是互补的技术。TESSERAE的硬质外壳应该能更好地保护宇航员免受太空碎片的影响，比如微流星体。她说，与充气结构相比，TESSERAE栖息地更容易修复，因为板材可以直接更换；而对于充气结构来说，一处撕裂可能意味着复杂的修补工作或是整个空间体的更换。“我对充气结构持非常积极的态度，”伊克布劳说，“我认为答案应该是两者都有，而不是二选一。”

设计方面的挑战

奥瑞利亚研究所设想，一旦建成，TESSERAE栖息地将与我们在国际空间站通常看到的情况大不相同：不仅是功能性的，而且还将充满乐趣、易于访问且舒适。

这一设计包含了由对数十位宇航员的访谈所启发的一些富有想象力的元素。其中一个设计看起来像是从墙上伸出的巨大充气海葵，但实际上这是一个沙发——在太空中躺下并不容易，因此理论上，宇航员可以把自己挤在充气枝条之间，让自己感到舒适。

然而，扩大这项技术的应用将十分困难。密歇根大学的航空航天工程师奥利弗·贾-里查兹不确定奥瑞利亚研究所使用的磁铁和传感器组合是否足以让更大的板材实现自我组装。在太空中精确移动物体通常需要推进系统。“如果他们能够实现这一点，这将在太空移动物体方面取得突破性进展。”奥利弗·贾-里查兹说。伊克布劳表示她并未排除使用推进系统的可能性。

伊克布劳指出，目前板材能够构建的结构并非完全密封，因此还不适合人类居住。她的团队可能会在板材的边缘添加卡扣，这样可以更加紧密地连接板材。另一个想法是在空间中央充气形成一个密封的气囊，供人们在里面生活。在这种情况下，板材将成为内部加压气囊的外部骨架。

团队刚刚获得了美国国家航空航天局的批准，明年将更多的小型板材送往国际空间站。这次，他们将发送大约32个板材，看看能否构建出一个小型的完整球形结构。（综合整理报道）（策划/小文）