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這間“充氣房”外柔內韌不怕“撞”,還能上天

文章出處:廣州聯莊科技有限公司 人氣:-發表時間:2018-01-03

利用有限的運載容積獲得盡可能大的使用空間,對于載人航天尤其是運輸代價高昂的載人深空探測意義重大。折疊運輸、充氣展開不失為一條有效途徑。

畢格羅公司開發的新充氣艙使用合成纖維、液晶聚合物、陶瓷纖維等新材料制成,重量僅為1.4 t、發射時體積僅為3.6 m3,入軌后經過充氣,可以在短時間內“長大”4倍多,形成一個長4.01 m、直徑3.23 m、容積16 m3的“大帳篷”。

 

但是,面對真空高低溫、強輻射的太空環境,特別是神出鬼沒的流星體和空間碎片撞擊,這個看似有點魔幻的“大帳篷”是否靠譜呢?

外柔內韌不怕“撞”

一般情況下,載人密封艙在空間環境下主要提供3方面的防護:溫度防護、抗碎片撞擊防護以及輻射防護。常規的金屬艙體在后兩方面是有先天優勢的,而溫度防護主要是靠單獨的熱控包覆層來實現。

相關資料顯示,美國宇航局此前在充氣艙的防護設計上還是頗下“苦功”的。他們采用了多達20余層的材料,自外向內為充氣艙提供了5級防護結構:溫度防護層、碎片防護層、凱夫拉約束層(形狀保持與強度加強)、密封氣囊和內部防護(防刮、防刺等)。從設計上充分考慮了空間碎片撞擊和艙內航天員操作可能產生的風險。而畢格羅公司正是購買了美國宇航局的技術專利,并在此基礎上開展研究,因此可以推斷,此次的太空艙應該也做了旗鼓相當的防護措施。

事實上,隨著近年來軟質防撞擊材料的迅速發展,軟質結構包括充氣艙抵抗空間碎片撞擊的能力也日漸成熟。比如編織陶瓷織物、玄武巖纖維、芳綸等,因其重量輕、強度高,已經作為加強防護層用在傳統的金屬艙體上,國際空間站就使用了帶軟質填充層的Whipple防護結構。

抗輻射“加強版”的設想

軟質艙體主要的短板是在輻射防護上。在這塊“短板”上,專業人士認為,針對軟質艙的特點,可以用披掛金屬防護板的方法來加強其防輻射的能力。

也就是說,將金屬防護板預先加工成可拼接的單元塊,集中運輸,人工或機械輔助操作將其披掛在已展開的軟質艙外壁或內壁。這個方法加工和安裝的精度要求不高,成本也遠低于整體的金屬密封結構。

若采用艙外安裝,金屬板對碎片撞擊也有貢獻,但缺點是需要航天員進行艙外操作,這種方式可能更適合于月球基地等場合。若在艙內安裝,則操作簡便不用出艙,但對碎片撞擊無貢獻。艙內操作的好處之一是靈活可調,可根據防護等級,在航天員睡眠區等部位優先或加強防護。

當然,即使是非“加強版”的軟質艙體也用途不少。例如,它可作為空間站的設備間,安裝對輻射不敏感且不需要人長期照料的設備,包括可以將噪聲較大的設備在此類設備間隔離安裝;作為儲物間存放物資、備件等;作為垃圾站將待回收處理的垃圾進行存放或中轉。另外,航天員還可以利用其透波的特性在那兒做一些特殊實驗等。


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