登火路漫漫，带着“房车”一起飞

<p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"> </p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">猎户座飞船空间非常狭小，类似载人登陆火星的深空探测任务需要一个空间较大的生活舱与飞船配套使用。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近日，美国媒体报道称，美国国会要求美国宇航局在2018年前完成适合航天员深空探测生活舱的建造。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">据悉，这种深空生活舱主要用于载人深空探测，并且将在载人登陆火星任务中首先使用。那么，美国为何研制深空生活舱？哪种深空生活舱设计方案会得到美国宇航局的青睐？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>猎户座飞船的配套“房车”</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">根据美国宇航局的规划，美国准备在2035年左右登陆火星开展短期科研考察活动，深空生活舱将与猎户座飞船对接，为航天员在长达1年多的火星往返旅程中提供舒适的生活和科研环境，犹如带了一个功能齐全的“房车”</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">目前，这项工程尚处于方案论证阶段，美国宇航局也没有一个成熟的设计方案。考虑到长期载人空间飞行面临的问题，深空生活舱必须满足一些硬性的要求。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">深空生活舱必须拥有长寿命、高可靠性、输出稳定的电源。探火任务空间飞行阶段的所有能源都将来源于此，包括维持生活舱环境控制和生命保障系统的运行、航天员日常生活、工作用电等。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">大家知道，太空环境非常恶劣。在漫长的航行中，来自宇宙空间的各种高能射线和粒子流都将缓慢而长久地危害航天员的身体健康；微流星体等太空垃圾的撞击有可能击穿生活舱壳体，导致设备损坏或者引发人员伤亡。这就需要一种能经受长期辐射而且不会老化失效，还能抵抗一定质量微流星撞击的轻质材料来制造生活舱壳体。在运载能力一定的情况下，为了尽可能多地携带科研设备，深空生活舱的主体结构不但要采用轻质、高强度的新型复合材料，而且还要对舱内的设备、管线的布局进行优化，采用尽量少的构件固定降低自身重量，实现搭载更多设备的目的。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">火星和地球之间的距离超过5500万公里，飞行速度最快的飞船飞到火星至少需要162天。漫长的飞行要求深空生活舱配备闭式环境控制和生命保障系统，又称受控生态生命保障系统。目前投入使用的航天器环控生保系统只有开式和半闭式两种，前者针对短期空间任务，后者应用于国际空间站，需要定期补充水、食物等消耗性物质才能实现长期稳定运行。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">在未来的深空探测和星际航行任务中，如果使用目前的环控生保系统，仅食物的携带量就将大大超过火箭的运载能力。因此，只有实现水、氧、碳闭合循环的闭式环控生保系统才能满足要求。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>技术上美国准备好了么</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">美国是世界上航天科技最发达的国家，深空探测技术的研制一直走在前列。目前，美国已经在一些关键技术上获得了突破，可用于载人深空探测。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">当下，人类对电的依赖越来越深，探索太空也离不开电，飞船、探测器等航天器都装备了大量的电子设备，这些电子设备的运行离不开电。深空生活舱是航天员科研和生活的舱段，也需要大量的电力支撑其运行。现已下马的登月版猎户座飞船曾计划采用两片扇形柔性太阳能电池翼以替代阿波罗时代的燃料电池。这种新型太阳能电池具有厚度小、可折叠的优点，较之于传统太阳能电池板，体积和质量都大为降低，可减轻深空生活舱的总发射质量，为其他重要载荷“让出位置”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">除了太阳能电池，蓄电池也是航天器电力的重要来源之一。美国研制过多种放射性同位素温差发电机，并在多个深空探测器上进行了应用，比如旅行者-1/2号上的电源型号已稳定工作了38年。这种电池的缺点是转换效率低和功率小，但可以作为深空生活舱的备份电源或关键设备的主电源。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">目前，美国在智能材料结构领域获得了多项技术突破，该技术将在未来的深空探测中广泛运用。智能材料结构的核心思想是将传感元件和驱动元件、微电子处理控制芯片与主体结构材料集成为一个整体，使结构不仅具有承受载荷的能力，还具有识别、分析、处理及控制等多种功能。这种设计可将大量工程载荷融合于航天器结构中，可以留出更多空间分配给有效载荷。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>未来深空生活舱长啥样</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">美国宇航局计划为深空生活舱投资5500万美元，但目前对于如何使用这5500万美元拨款只字不提。按美国国会规定，美国宇航局需要在半年内上报资金分配使用情况。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">据美国太空新闻网站报道报道，美国宇航局已经为波音、洛克希德·马丁、轨道·ATK等公司提供用于生活舱研制以及太空舱生命保障系统的研究资金。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">美国宇航局官员表示，深空生活舱的研制尚处于初级阶段，美国宇航局目前不想公布该项目的任何细节和要求，也不想公布任何图片。因为图片一公开，人们马上就认为这是生活舱的最终模样。美国宇航局准备给多个研究机构提供资金，以求获得最佳的深空生活舱设计概念，用于推进美国宇航局的空间探索计划。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">目前，美国毕格罗宇航公司与美国宇航局合作研发的毕格罗充气式活动舱（BEAM），在多个公司竞争项目中脱颖而出。预计该活动舱将很快被送往国际空间站进行测试。一旦与空间站完成对接安装，仅需4.5分钟BEAM就可扩充至110平方米。充气式活动舱内部空间大，能够给航天员一个宽敞舒适的活动空间。（姚强）</p><br />