一周前,真人版“鋼鐵俠”伊隆?馬斯克(Elon Musk)費盡千辛萬苦,終于在第22次發射時成功在海上平臺回收“獵鷹9號”(Falcon 9)運載火箭。實際上,穩穩矗立在駁船上的火箭只講述了故事的前一半;昨天,由“獵鷹9號”送上近地軌道的BEAM充氣式太空艙與國際空間站成功對接,才終于宣告本次發射任務的圓滿成功。


圖1 運送完BEAM太空艙返回地球的獵鷹9號運載火箭

  巧合的是,以“可回收重復利用”著稱的獵鷹9號火箭,寄托著人類把往返近地軌道的成本降低100倍的宏愿,而這次由它送上太空的充氣式太空艙,也是多快好省建設未來廉價太空世界的一個種子選手。
  歷來,為應對高真空、強輻射的太空環境和神出鬼沒的流星體的撞擊威脅,宇宙飛船都是走傻大粗笨的路線。而傳統化學火箭造價昂貴,單位質量的發射成本貴比金價,宇航員在太空中只能享受到僅可容身的狹小空間。
  BEAM太空艙則不同:使用合成纖維、液晶聚合物、陶瓷纖維等新材料制成的BEAM太空艙,重量僅為1.4噸、發射時體積僅為3.6立方米,入軌后經過充氣,可以在幾個小時甚至幾分鐘內“長大”4倍多,形成長4.01米、直徑3.23米、容積16立方米的大罐頭。
  可見,就“可用容積/發射質量”這一衡量太空艙“性價比”的參數來說,充氣式的BEAM太空艙真是物美價廉之選。


圖2 BEAM太空艙安裝在國際空間站后情狀示意圖

  由位于賭城拉斯維加斯的美國私營航天公司、以酒店地產大亨比格羅(Robert Bigelow)命名的比格羅航天(Bigelow Aerospace)設計制造的BEAM太空艙,并不是他們發射的第一個充氣式太空艙。早在2006年和2007年,比格羅公司就先后發射起源1號、2號(Genesis I/II)太空艙作為原型艙開展試驗。這兩架太空艙比BEAM要小一圈,容積有11.3立方米。


圖3 太空冒險家、土豪比格羅本尊,左手持的是BEAM太空艙模型

  BEAM顯然也不是他們將發射的最后一個太空艙:比格羅下一項雄心勃勃的計劃是代號為BA330的充氣式太空艙,計劃于2020年前后發射,重量將達到20噸,充氣后容積達到夸張的330立方米。與國際空間站上美國最早、最主要的科學試驗艙“命運號實驗艙”(Destiny)相比,BA330的“容積質量比”將提升2倍多,與國際空間站對接之后,將把整個國際空間站的內部容積提升30%,能夠為多達6名宇航員提供生命維持保障——堪稱改善駐站工作人員生活條件的“鬼斧神工”了。


圖4 BA330內部結構示意圖

  而且據稱,與BEAM采用類似的非金屬艙壁設計的BA330,規避了容易與高能質子碰撞產生大量有害輻射的鋁材,其防范太空中高能輻射的能力將與國際空間站相當;由多達30余層陶瓷纖維堆疊而成的艙壁將厚達0.45米,使其具有優于國際空間站的防空間碎片撞擊能力,即使不幸被高速太空垃圾穿透漏氣,也不會隨便爆掉。這使得BA330的設計壽命長達20年。不僅如此,帶有獨立電源的BA330還可以自給自足,也可以跟多個其他艙段在軌對接,組成一個準“空間站”。


圖5 比格羅航天公司的廠房,布設的是BA330太空艙串聯而成的空間站雛形

  這么豪華的配置,可不光能用來接待游客:比格羅的主要目標客戶鎖定“主權客戶”——眾多發展中國家沒有獨力自主發展航天工程的能力,但面對曙光已然初露的空間科學及應用大放異彩的未來,即使是中小國家也不愿置身事外。比格羅宣稱,只要2300萬美元,就可以讓主權客戶派遣的宇航員在比格羅空間站待上30天,開展其所需的空間科學實驗,包學費。比起俄羅斯對富豪太空游的要價——4千萬美元在國際空間站待一個星期——可要劃算多了。

  獵鷹9號、藍色起源這些可回收運載火箭,龍飛船、BA330等廉價航天器,一旦試驗成熟,就將大幅降低中小國家、企業和個人進入太空的門檻。實際上,近年來隨著商業航天發射市場的發育、一箭多星技術的發展成熟,小衛星市場快速壯大,已經誕生了一大批廉價空間應用項目,讓我們不必親赴太空,也能享受航天技術發展得來的果實。


圖6 國際小衛星市場成長趨勢

  例如曾經轟動TED講臺的PlanetLabs公司,用28架僅重5千克的微型衛星“鴿子”組成環繞地球的小衛星星座,實現對地球上每個地點的“日更”成像,分辨率達到米級。這樣的準實時地面成像為農業生產、城市建設、災害防治等諸多領域的機構和個人提供了寶貴的資料——而實際上類似的小衛星群對地監測項目還有很多。一些國內民營航天公司也不甘落后:筆者就正在參與一個民間小空間望遠鏡項目的籌備策劃。


圖7 PlanetLabs通過國際空間站釋放的微型衛星“鴿子”入軌場景

  去年《火星救援》熱映時,筆者曾作拙文《如何正確跟國會要錢》,講述NASA的載人火星計劃如何一次次因預算高企被有司駁回。實際上,就未來的載人行星探索方案,這些年來NASA及領域專家從未放棄精打細算的努力。除了先在火衛一福波斯著陸以降低風險及開銷的提議之外,隨著火星表面液態水的發現,也有利用火星在地資源來減輕后勤壓力的思考涌現。
  今日的科技新聞,勝似昨日的科幻小說。隨著航天技術的日新月異、人類太空活動廉價化的來臨,也許我們終于要突破奧爾德林(Buzz Aldrin)前輩所怨念之“許以火星,報以臉書”的時代了?料想不遠的將來,也許到近地軌道感受“地心引力”便是家常便飯,二三十年后來一場阿西達里亞平原的火星獨行也非殊無可能;甚至若“攝星”之帆能在本世紀內遠航南門二,2154年在潘多拉星球化蝶納美人也小可期待了【注】。
  呃,我是說如果地球沒先變成這樣的話……


圖8 電影《機器人總動員》劇照,2805年的地球軌道被太空垃圾所堵塞

  【注】本句所指分別為:電影《地心引力》;電影《火星救援》;霍金所倡“突破攝星”計劃;電影《阿凡達》。

銀河系窮游指南

圖文簡介

一周前,真人版“鋼鐵俠”伊隆?馬斯克(Elon Musk)費盡千辛萬苦,終于……