還記得《流浪地球》裡的巨型旋轉空間站嗎?一家宇航公司正在規劃

博科園：本文為太空航天類

美國宇航局計劃建造一個環繞月球的深空棲息地，名為「月球軌道平臺-門戶」，作為太空人的下一個太空居所。現在，門戶基金會也宣布了雄心勃勃的空間站建造計劃，將打造一座巨型旋轉空間站，環繞我們的地球。這座空間站名為「馮·布勞恩」，可以模擬月球和火星重力，幫助科學家推進載人月火探索計劃。日前，門戶基金會公布了相關視頻，介紹這項令人興奮的計劃。

門戶基金會的視頻截圖，展示了他們提議建造的空間站自阿波羅時代結束以來，美國宇航局、俄羅斯聯邦航天局和其它航天機構的主要目標就是研發能夠讓人類長期逗留太空的技術。此外，這些技術還將幫助航天機構推進月球、火星和太陽系其它星球的探索計劃。過去幾十年，他們的努力孕育了「和平」號空間站和國際空間站。未來，這些努力還將造就「月球軌道平臺-門戶」空間站和畢格羅B330等商業空間站。

如果私人宇航公司門戶基金會（Gateway Foundation）實施他們的計劃，未來將出現另一座空間站環繞我們的地球。最近，這家公司公布了相關視頻，展示他們提議建造的巨型旋轉空間站以及SpaceX公司如何幫助建造這個軌道前哨。

《2001：太空漫遊》中的空間站立基於前輩設計

門戶基金會的概念空間站立基於德國火箭學家和架構師沃納·馮·布勞恩提議的設計。上世紀50年代，《科利爾》（Collier）雜誌刊登了系列文章《人類將在不久後徵服太空》，詳細介紹這些設計。出於這個原因，門戶基金會將他們的設計命名為「馮·布勞恩空間站」。

這種空間站設計擁有悠久的歷史。馮·布勞恩的設計也立基於此前的提議，其中最早的提議由俄國科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基1903年提出。斯坦利·庫布裡克執導的《2001：太空漫遊》曾用令人震撼的畫面，展示這種概念空間站。這部影片的劇本由著名科學家和未來學家亞瑟·查理斯·克拉克捉筆，改編自他的短篇小說《哨兵》。

在所有設計中，這種概念空間站都採用轉輪外形，環繞地球運行。空間站上有人造重力，人類可以長期逗留。在科學家提議的航天任務中，這種空間站將扮演重要角色，可幫助太空人執行深空探索任務，奔赴火星和太陽系內的更遠天體，甚至飛出太陽系。

美國宇航局計劃建造的繞月空間站模擬月火重力

長時間逗留微重力環境會對人體造成一系列影響，美國宇航局最近的「雙胞胎研究」進一步加深了科學家對這些影響的認知。一直以來，任務規劃人員便在尋找解決方案，緩解和降低微重力對人體的影響。宇航局的雙胞胎研究由10項獨立檢測分析組成，以雙胞胎太空人斯科特·凱利和馬克·凱利作為測試對象，研究微重力環境對人體的長期影響。

在太空逗留了一年後，研究人員發現斯科特的身體出現大量重大變化。與其他長時間逗留國際空間站的太空人一樣，斯科特也出現肌肉損失和骨質流失，除此之外還出現了其它一系列變化，導致他很難再次適應地球上的生活。長時間的太空生活讓斯科特的視力下降，四肢腫脹，器官功能和基因表達也發生改變。

除了國際空間站的微重力，人體長期暴露在月球重力（地球的16.5%）和火星重力（地球的38%）環境下將發生怎樣的變化，仍存在一系列疑問。航天機構已經制定了計劃，20年內在月球上建造一座永久性基地，同時執行載人火星探索任務。為了順利實施這些計劃，科學家需要找到解決方案，應對長期逗留太空給人體帶來的挑戰。

馮·布勞恩空間站設計圖，每個艙之間都部署了逃生機。發生緊急情況時，空間站上的所有人可立即撤離門戶基金會執行長約翰·布林科在最近發布的視頻中指出，他們提議建造的空間站可以模擬月球和火星重力，進而擁有一系列優勢。他說：「人體需要重力，否則將面臨各種挑戰。月球重力能否讓太空人安全逗留一年甚至兩年時間？火星重力能否允許太空人和大型牲畜長期逗留？一周兩天30%的地球重力是否足以讓空間站太空人保持正常骨量？建造馮布勞恩空間站有助於解答這些疑問。」

採用「三環」設計

馮布勞恩空間站由兩個同心內環和一個外環構成，內環與外環通過4個輪輻連接在一起。兩個同心內環構成了月球重力區，空間站的旋轉提供與月表相同的重力。外內環（月球重力區棲息環）部署棲息艙，艙內建有一系列小房間，供人員居住。

月球引力區的高天花板內環將讓遊客體驗低重力環境。馮布勞恩空間站的核心是中央區（Hub）和灣區（Bay），空間站的交通和環境控制、安全以及交通會合設施將建在這些區域。中央區還建有一個「觀景休息室」，遊客們可以在這裡觀看來訪的太空飛行器。

國際空間站馮布勞恩空間站的外環被稱之為「火星重力區」，進一步遠離核心，旋轉速度更快，產生與火星表面相當的重力。這個區域將建造四五個甲板，部署可永久性居住的大型太空艙。布林科表示：「馮布勞恩空間站將是一座旋轉空間站，在設計上能夠通過加快和減緩旋速產生不同水平的人造重力。設計之初，我們便讓這座空間站兼顧科研和娛樂。航天機構可以在這裡進行低重力研究，太空遊客可以在這裡遨遊天際。由於可產生低重力，他們會過得很舒服，就像住酒店一樣。」

希望SpaceX加盟

據布林科透露，SpaceX能夠在馮布勞恩空間站建造過程中扮演重要角色。這座空間站的模塊長12米，寬8.5米，是國際空間站模塊的兩倍。SpaceX在研製星際飛船和超重型助推器方面不斷取得進步，門戶基金會相信SpaceX能夠將更大的有效負荷送入太空。布林科說：「如果我們能夠利用SpaceX的超重型助推器建造這座空間站，我們能夠將12米寬，18米長的模塊送入太空。更大的體積意味著更大的內部空間。」

一款空間站設計，與馮布勞恩上世紀50年代提出的設計類似馮布勞恩空間站的模塊式設計可提供各種功能，以滿足不同需求。某些太空艙供塢站工作人員居住，某些將用於科學研究。馮布勞恩的太空艙將成為科學家的寵兒，因為這些艙將讓科學家有機會研究地球生物如何應對月球和火星重力。除了科學研究，門戶基金會還會與商家合作，允許他們將部分太空艙建成酒店、餐館、私人豪華客房或者辦公室。

布林科強調馮布勞恩空間站的建造並不僅限於某一個國家，需要國際社會群策群力，各國航天機構、私人宇航公司和太空探索愛好者都可以參與其中。與當前的國際空間站一樣，落成後的馮布勞恩空間站將成為一座國際性軌道前哨。

門戶基金會提議建造的旋轉空間站，借鑑了馮布勞恩上世紀50年代的設計由於由門戶基金會這個私營部門運營，這座空間站將在經濟上獨立自主。布林科並未透露建造成本，但他相信成本在可承受的範圍內。之所以這麼自信是因為SpaceX正努力研製可重複使用火箭，能夠大幅降低太空發射成本。

在2017年於澳大利亞阿德萊德舉行的第29屆國際宇航大會上，SpaceX掌門人埃隆·馬斯克承諾他們的大獵鷹火箭將完全可重複使用。提到馬斯克的承諾，布林科表示：「最初對太空建造成本進行評估時，我們立基於我們能夠找到的最低發射成本——SpaceX大獵鷹火箭，每公斤發射成本1000美元，一次發射成本在1.5億美元左右。馬斯克在阿德萊德的承諾改變了這一切。如果大獵鷹火箭的所有組件都可以重複使用，多次發射便可平攤成本，就像客機一樣。」

馮布勞恩空間站的太空艙可以賣給或者租給航天機構、研究團體、私營公司和億萬富翁預售船票 發行彩票

布林科稱：「馬斯克估計星際飛船和超重型助推器的發射成本在700萬美元左右。在考慮所有因素後，有人估計每次發射成本最高也不過4000萬美元。無論是700萬還是4000萬美元，對我們的耳朵來說都如同曼妙的樂曲。這意味著旋轉空間站、維護設施和燃料庫的建造都具有經濟可承受性。」

馮布勞恩空間站的建造主要藉助太空機器人。此外，機器人還將驗證建造大型太空棲息地所需的關鍵系統和技術。很多人將這種棲息地視為外星球殖民的替代選擇或者額外選項。所謂的關鍵系統旨在應對空間站穩定、空氣循環、水回收、低重力環境衛生、食物存儲和工程學方面的種種挑戰。所有這些都歸結為一個問題——人類如何在太空中長期生存？馮布勞恩空間站正是門戶基金會給出的答案。

空間站的旋轉速度越快，所產生的人造重力越大在資金籌集方面，布林科指出他的公司希望與世界各國的航天機構合作，包括美國宇航局、俄聯邦航天局、歐洲航天局以及中國、印度和其它國家的航天機構。此外，他們還希望與商業宇航公司聯手。為了籌措資金，他們計劃向超級富翁預售空間站之旅的船票和太空艙，發行彩票同時實施一項空間站會員計劃。

需要「全球總動員」

除了建造環繞地球的空間站，門戶基金會還希望研製跨大氣層飛行器，讓人員往返於地球和馮布勞恩空間站。此外，他們還希望在月球軌道建造「月橋」空間站，藉助地月間穿梭機讓人類經常往返於地球和月球之間，同時藉助著陸器定期造訪月球。

藝術概念圖，著陸器即將登陸月球這些計劃的成本將是一個天文數字，超出任何一個國家或者企業的承受能力。不過，隨著大量企業家將目光投向太空遊，以及能夠推進月火探索計劃的馮布勞恩空間站的建造，布林科設想的國際合作具有可行性。與其它雄心勃勃的太空殖民計劃一樣——無論是低地球軌道商業化還是在太陽系其它星球建造人類棲息地——門戶基金會的計劃究竟是生根發芽還是遭受「火星一號」公司的破產命運，讓我們拭目以待。

這家公司為我們描繪了一個令人興奮的願景，希望他們能有好運氣。值得一提的是，門戶基金會在視頻中闡述的主要內容也是2016年1月加州理工學院一場研討會的主題。這場研討會由凱克太空研究學院主持。會上，布林科和已退休的航天工程師湯姆·斯皮爾克發表題為「在低地球軌道建造第一座太空港」的演講。斯皮爾克曾為美國宇航局的噴氣推進實驗室效力多年。

博科園-科學科普｜文: 馬特·威廉斯轉自: 漫步宇宙/qqtaikong博科園-傳遞宇宙科學之美

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