太空酒店或2025年入軌;太空電梯技術可行;充氣式月球太空艙

2021-01-15 網易

  | 具有人造重力的太空酒店將於2025年進入軌道

  Gateway基金會計劃建造一座太空酒店,其設計靈感來自沃納·馮·布勞恩並因此而得名。沃納·馮·布勞恩是前納粹德國的一位頂尖火箭科學家,他發明了臭名昭著的V2火箭。戰爭結束後,他被美國國家航空航天局(NASA)聘用,成為一名著名的美國科學家。

  

  該公司計劃使用機器人和無人機在軌道上組裝它,該空間站預計將於2025年投入使用。這座世界上首家太空酒店將擁有重力、酒吧、怡人的室內環境和功能齊全的廚房,計劃到2025年每周接待約100名遊客。

  這座太空站將利用國際空間站的現有技術,但在一個關鍵方面會有所不同——該酒店將擁有人造重力,使長期停留更容易做到。約為地球引力六分之一的人造重力將增加國際空間站所不具備的方向感和定向感。你還可以像以前一樣上廁所、洗澡或吃飯。

  

  太空站製造重力場的旋輪

  空間站將由一個直徑190米的巨大輪子組成,它將通過旋轉產生引力(類似於月球引力)。24個帶有睡眠和支持設施的獨立模塊將圍繞旋輪分布在三個甲板上,為總共約400人提供住宿。

  

  該項目的設計師蒂姆·阿拉託爾希望讓太空旅行變得司空見慣。他認為,雖然太空旅行最初將屬於超級富豪的領域,但很快就會普及到普通人。他表示:「最終,太空旅行將成為人們度假的另一種選擇,就像乘船旅行或去迪斯尼樂園一樣。」

  阿拉託爾把這家酒店比作一艘遊輪,指出它將擁有「你在遊輪上看到的許多東西:餐館、酒吧、音樂會、電影放映和教育研討會。」只不過是在太空。

  

  「Gateway基金會的夢想是打造星際飛船文化,為生活和工作在地球軌道甚至以外的太空乘客建立一個永久性社區,」阿拉託爾分享道。

  | 研究者稱當今科技足以實現太空電梯技術

  也許人類向整個太陽系擴張的最大障礙是逃避地球引力的高昂代價。將一公斤物體送入軌道的成本約為數萬美元。登上月球和更遠的地方甚至更加昂貴。因此,人們對尋找更廉價的入軌方法非常感興趣。

  一個想法是建造太空電梯,用一條從地球延伸到軌道的纜繩提供爬升到太空的方式。它最大的優勢是爬升過程可以由太陽能提供動力,因此不需要攜帶燃料。

  

  但這也有一個大問題。這種纜繩需要異常堅固。碳納米管是一種潛在材料,如果它們能被製造得足夠長的話。但如今可用的選擇實在是太少了。

  英國劍橋大學的Zephyr Penoyre和紐約哥倫比亞大學的Emily Sandford重新審視了這個想法。他們說他們的太空電梯版本——太空班機,可以用今天市面上買得到的材料來建造。

  按照傳統設想,太空電梯將有一根一端固定在地面上的纜繩,並延伸到地球同步軌道之外,距離地球約42,000公裡。這種纜繩的質量將是驚人的。所以為了防止它墜落,就必須在另一端用大致相同的軌道質量來平衡。整個電梯將由離心力來支撐。

  多年來,物理學家、科幻作家和幻想家們興奮地計算著這些力的大小,結果卻令人沮喪。沒有一種已知材料有足夠的強度來應對這些力——蜘蛛絲不行,凱夫拉縴維不行,甚至強度最大的現代碳纖維聚合物也不行。

  Penoyre和Sandford採取了不同的方法。他們不是把纜繩錨定在地球上,而是把它錨定在月球上,然後把它懸向地球。

  最大的不同來自離心力。傳統太空電梯每天都會做一次完整旋轉,與地球旋轉保持一致。但基於月球的太空班機每個月只會繞軌道運行一次,速度要慢得多,相應的力也更小。

  更重要的是,力的排列是不同的。在從月球延伸到地球的過程中,太空班機將穿過一個地月引力相互抵消的空間區域。

  該區域被稱為拉格朗日點,它將成為太空班機的中心特徵。在它下面,離地球更近,重力把纜繩拉向地球。但在它上面,離月球更近,重力把纜繩拉向月球表面。

  研究人員的主要成果表明,如今最堅固的材料——像zylon這樣的碳聚合物可以輕鬆支撐一條從月球延伸到地球同步軌道的纜繩。他們繼而提出,一種由鉛筆芯厚度的纜繩製成的原理驗證裝置可以從月球上懸掛起來,成本高達數十億美元。

  節省下來的錢將是巨大的。他們說:「這將把到達月球表面所需的燃料減少到目前價格的三分之一。」

  它將為太空探索開闢一個全新的空間區域——拉格朗日點。這給人們帶來極大興趣,因為該區域的重力和重力梯度都是零,這使得建築項目更加安全。相比之下,近地軌道的重力梯度將導致軌道不太穩定。

  Penoyre和Sandford指出:「如果你從國際空間站掉下一件工具,它會立刻加速遠離你。而拉格朗日點的重力梯度幾乎可以忽略不計,掉落的工具待在附近的時間將會更久。」

  | 畢格羅下一代充氣太空艙競爭月球空間站項目

  憑藉其新一代充氣式太空艙,畢格羅航天公司正雄心勃勃地渴望加入NASA的Gateway月球空間站計劃。它是目前競爭建造太空棲息地的五家公司之一。

  

  B330的太空艙模型

  名為B330的太空艙模型位於該公司位於拉斯維加斯的一座巨大建築內。該太空艙被設計成一個巨大的、具有工業強度的太空氣球。它進入太空前是縮緊的,以便安裝在相對瘦長的火箭上。一旦脫離地球大氣層,B330就可以向外膨脹,在其腹部創造出一個巨大空間來容納來訪的太空人。

  NASA正和時間賽跑,力爭在2024年之前讓人類重返月球表面,而Gateway月球空間站是該計劃的一個關鍵部分。Gateway被設想為國際空間站的縮小版,未來的太空人在登上著陸器並前往月球表面之前,可以在這裡逗留。

  

  在拉斯維加斯,可供探索的兩個模型之一提供了B330內部的開放視野,它似乎沒有任何外牆。各種人體模型擺放在飛船內部,以顯示太空人平時的艙內漂浮位置。其空間相當於一個開放式閣樓的平面空間。一個展開的B330就能提供國際空間站可用體積的一半。

  B330似乎擁有一切,甚至包括專門的防護罩,旨在使太空人相對安全,免受深空輻射和宇宙射線的傷害。

  只有一件重要東西不見了:窗戶。牆上沒了透明的舷窗,取而代之的是彎曲的電視屏幕,播放月球表面或地球上方的景色。

  CEO羅伯特·畢格羅表示,雖然該公司想製造窗戶,但很很難找到合適的材料,尤其是當外牆由旨在保持彈性的鬆軟紡織品製成時。「窗戶過時了,」他說。「這些電視屏幕讓它們過時了。」

  

  電視屏幕取代了窗戶

  

  衛生區

  如果NASA今天打電話給該公司要求建造一個太空棲息地,一座B330太空艙將在42個月內準備好發射,按照太空標準,這是個相對較短的建造時間。畢格羅說,第二座需28個月,第三座只需一年。

  事實上,在國際空間站用於商業用途後,該公司一直對向空間站運送遊客非常感興趣。

  今年6月,畢格羅宣布它已經購買了SpaceX的Crew Dragon太空艙四次發射任務的座位。Crew Dragon太空艙是一種新型運載工具,不久就能將人送入近地軌道。該計劃想以每人5,200萬美元的價格向遊客出售門票。這將是國際空間站向商業化轉型的第一步。

  

  左為CEO羅伯特·畢格羅

  畢格羅也指出,很難找到願意花5,000多萬美元購買太空座位的人。但他聲稱已經提出了一個商業方案,使遊客可以免費乘坐B330太空艙。未來的遊客可以同意參加一個真人秀比賽,在那裡競爭訓練機會,然後發射到太空。他說:「整個訓練體系的節目播出或許會很有趣。」

  本文由「放牛班的秘密花園」原創出品,作者:Sail2008

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