我能想到的最浪漫的事,就是跟你一起上太空盖房!

“我能想到的最浪漫的事,就是跟你一起去太空盖房。没有日出日落,云卷云舒,但有星河烂漫,浩瀚无垠。我们畅游星际,漫谈星云,寻找沧海一粟,宇宙一息……”

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人们自古就“上天”的梦想,前有夸父追日、嫦娥奔月,后有万户把自己炸上天,欧洲各种神话人物也大多拥有翅膀,可以自在翱翔。

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近几年,商业航天发展迅猛,硅谷“钢铁侠”埃隆马斯克建立SpaceX,要带大家飞向火星,贝佐斯建立Blue Origin,要带大家从太空看一眼蓝色星球,中国第一家火箭民营企业零壹空间的远期目标也是将普通人送上太空。看来在不久的将来,普通人极有可能坐火箭去旅行了,想到这里还有点小激动呢!

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SpaceX的“Crew Dragon”载人太空舱

但人们要想住在太空至少需要一个具有超大空间的飞行器,像是一个移动的空中城堡,人类在里面可以跑步、游泳、健身,做一切在地球上能做的事情。算上太空舱所需的各种设备,这样的一个太空舱直径最少需要50米左右。

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概念设计图

然而,现实却是因为载人舱的直径与火箭直径相当,前段时间很火的猎鹰9号的直径仅3.7米,历史上最大的火箭土星5号的直径也只是10米,火箭的尺寸大大限制了载人舱的大小。

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那么如何将超过火箭规格的这样一个“大物件”送上太空呢?答案就是“折叠”。

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太空舱折叠示意

将超大舱体排尽空气,折叠放入运载火箭进行运输,进入太空后充气展开并固化,自转保持姿态稳定以及模拟地球重力。

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但柔性材料怎么能抵抗太空垃圾的撞击、剧烈辐射以及超过300摄氏度的巨大温差呢?

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采用PET聚酯薄膜的“回声一号”

1.坚固性

PET聚酯薄膜是一种非常结实的柔性材料,厚度只需0.08mm就能抵御微陨石的撞击。

将舱体设计成多层夹心结构,内部填充粉末,在太空中通过多种固化技术将其固化,形成硬壳体。并且通过内外壁加装强化金属板进一步固化,形成人类可以正常行走的硬壳。

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2.抗辐射、温差性能

采用聚酰亚胺作为基体材料,并掺混碳纤维进行增强。聚酰亚胺可承受400 ℃的高温和-269 ℃的低温,长期使用的正常工作温度范围是-200~300℃,且具有良好的耐辐射性能。

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聚酰亚胺薄膜曾用于阿波罗宇航服的两层面料,阿波罗登月的航天服就是用这玩意来抵御辐射的。至于300度的温差就更不是什么大问题了,毕竟Parker探测器就已经可以抵抗约1371℃的高温,保证仪器在约30℃环境下运转。新设计中包括了隔热层,完全可以保证舱体内的舒适温度。

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Parker探测器

这种大型舱体也可以用来制造大型月球基地,为将来的深空旅行准备好永久中转站,还可以用来制造超大型太空合成孔径雷达进行对地观测。

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目前,基于这个想法的项目“太空-月球大型站体展开及固化技术”获得了中国科学院第一届“率先杯”未来技术创新大赛决赛优胜奖。也许,不久的未来,月球上就会有一支来自东方的神秘建筑施工队在进行大规模的基建了。

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(本文的大型空间仓发明设计源自中科院工程热物理研究所)


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