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充气式空间站

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现在很多物品都采用便携设计,折叠自行车、折叠家具,连水壶都可以用特殊高分子材料设计成折叠的样式,旅游的时候,放在口袋里一点都不占地方,要喝水的时候,拿出吹口气,就可以用来装水喝了。这些设计都很巧妙。

到目前为止,人类发射升空的任何卫星和探测器都是金属外壳,形状是固定的,位于地球上空的国际空间站也是如此。为了发射它们,每一次的耗费都要上亿美元。因为在装载的仪器多的情况下,它们的体积和体重都比较大。

能不能在发射它们的时候,它们体积很小,而到太空中后再变大呢?就像那种可折叠的水壶一样。

美国宇航局的科学家在1960年代就这么想过了,当时他们授权一个轮胎生产厂来研制可折叠的卫星,结果轮胎生产厂跳不出轮胎的思路,研制出了一个巨大轮胎型的卫星,说可以装载必要的仪器和两个宇航员。这样的卫星当然就没有被美国宇航局看上。到了1990年代,人们打造国际空间站的时候,同时也打造了一个可折叠的圆柱形舱室,作为宇航员的住所。但美国宇航局心里没底,因为这个大圆柱到太空能否膨胀开来,能否经受住太空恶劣的环境,从没有人试验过,如果发射升空后打不开,不就成了一件废物了?并且与空间站在同一个轨道上运行,那可就太糟糕了,不仅浪费了大量能源和经费,还给空间站的运行带来了障碍和危险。因此,考虑再三,美国宇航局没有发射这个刚设计出来的可折叠卫星。

再后来,可折叠空间站的专利权被一家私营航空公司比格勒公司买去,这样一来美国宇航局也减轻了经费负担。

在2006年和2007年间,比格勒公司设计了两款小型实验模型,采用圆柱形设计,长度为3米多,经试验,它们在地球低空轨道能够顺利膨胀开来。因此他们在继续打造体积为180m3的大圆柱体的可折叠卫星,体积更大的330m3的可折叠卫星也已列入计划。

可折叠式卫星的外壳采用柔韧的材料制造,在内部装上足够的仪器和设备后,这层外壳基本上是贴在内部物体上的,这样能保证卫星在发射时的体积尽量小。待发射到预定轨道后,采用遥控技术让它里面的气瓶打开,氮气和氧气释放出来,模仿地球大气,同时卫星就像吹气球一样,被吹鼓了起来,形成圆柱形,内部有足够的空间可供人类活动。气瓶中装的气体量正好可以让卫星膨胀开,并在卫星内制造出1个大气压的压力,人在里面生存,就像处于地球大气中一样。

要知道,太空中基本上是真空,这卫星的外壳材料可是很关键的,除了柔韧外,还要能承受足够的压力。但是这不用担心,因为卫星外壳采用的是两层用于防弹衣的高强度纤维制造的,纤维外面还覆盖了一层金属膜,这层金属膜用来防备宇宙射线和高速尘埃。经试验,能够穿透国际空间站金属壳的小陨粒,撞击到折叠卫星上时,就直接被这层强韧的外壳弹开了。而给国际空间站带来灾难性毁坏的速度更快的小陨粒,也只是能穿透折叠式卫星的一层纤维。很多撞击不但会把国际空间站的金属壳击打出洞,还会导致洞周围出现很多无法弥补的裂缝。而折叠式卫星的外壳即使被陨粒穿透了,也只是留下个容易弥补的洞。

由此可见,这种可折叠式卫星,其性能也许比金属壳卫星还优越,人生活在里面比在空间站里还安全,发射费用还能大大减少。因此,下一步,美国宇航局已经打算把可折叠卫星发射到国际空间站,把它拴在国际空间站上,作为空间站的一个辅助舱室。也许将来很多金属壳的卫星会被这种可折叠式的卫星代替。美国宇航局甚至还想着把可折叠式卫星发射到月球上,作为地球人的月球基地呢。