[科普中國(guó)]-還記得《流浪地球》里的巨型旋轉(zhuǎn)空間站嗎？一家宇航公司正在規(guī)劃

美國(guó)宇航局計(jì)劃建造一個(gè)環(huán)繞月球的深空棲息地，名為“月球軌道平臺(tái)-門戶”，作為宇航員的下一個(gè)太空居所?，F(xiàn)在，門戶基金會(huì)也宣布了雄心勃勃的空間站建造計(jì)劃，將打造一座巨型旋轉(zhuǎn)空間站，環(huán)繞我們的地球。這座空間站名為“馮·布勞恩”，可以模擬月球和火星重力，幫助科學(xué)家推進(jìn)載人月火探索計(jì)劃。日前，門戶基金會(huì)公布了相關(guān)視頻，介紹這項(xiàng)令人興奮的計(jì)劃。門戶基金會(huì)的視頻截圖，展示了他們提議建造的空間站自阿波羅時(shí)代結(jié)束以來，美國(guó)宇航局、俄羅斯聯(lián)邦航天局和其它航天機(jī)構(gòu)的主要目標(biāo)就是研發(fā)能夠讓人類長(zhǎng)期逗留太空的技術(shù)。此外，這些技術(shù)還將幫助航天機(jī)構(gòu)推進(jìn)月球、火星和太陽系其它星球的探索計(jì)劃。過去幾十年，他們的努力孕育了“和平”號(hào)空間站和國(guó)際空間站。未來，這些努力還將造就“月球軌道平臺(tái)-門戶”空間站和畢格羅B330等商業(yè)空間站。如果私人宇航公司門戶基金會(huì)（GatewayFoundation）實(shí)施他們的計(jì)劃，未來將出現(xiàn)另一座空間站環(huán)繞我們的地球。最近，這家公司公布了相關(guān)視頻，展示他們提議建造的巨型旋轉(zhuǎn)空間站以及SpaceX公司如何幫助建造這個(gè)軌道前哨。《2001：太空漫游》中的空間站立基于前輩設(shè)計(jì)門戶基金會(huì)的概念空間站立基于德國(guó)火箭學(xué)家和架構(gòu)師沃納·馮·布勞恩提議的設(shè)計(jì)。上世紀(jì)50年代，《科利爾》（Collier）雜志刊登了系列文章《人類將在不久后征服太空》，詳細(xì)介紹這些設(shè)計(jì)。出于這個(gè)原因，門戶基金會(huì)將他們的設(shè)計(jì)命名為“馮·布勞恩空間站”。這種空間站設(shè)計(jì)擁有悠久的歷史。馮·布勞恩的設(shè)計(jì)也立基于此前的提議，其中最早的提議由俄國(guó)科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基1903年提出。斯坦利·庫(kù)布里克執(zhí)導(dǎo)的《2001：太空漫游》曾用令人震撼的畫面，展示這種概念空間站。這部影片的劇本由著名科學(xué)家和未來學(xué)家亞瑟·查理斯·克拉克捉筆，改編自他的短篇小說《哨兵》。在所有設(shè)計(jì)中，這種概念空間站都采用轉(zhuǎn)輪外形，環(huán)繞地球運(yùn)行?？臻g站上有人造重力，人類可以長(zhǎng)期逗留。在科學(xué)家提議的航天任務(wù)中，這種空間站將扮演重要角色，可幫助宇航員執(zhí)行深空探索任務(wù)，奔赴火星和太陽系內(nèi)的更遠(yuǎn)天體，甚至飛出太陽系。美國(guó)宇航局計(jì)劃建造的繞月空間站模擬月火重力長(zhǎng)時(shí)間逗留微重力環(huán)境會(huì)對(duì)人體造成一系列影響，美國(guó)宇航局最近的“雙胞胎研究”進(jìn)一步加深了科學(xué)家對(duì)這些影響的認(rèn)知。一直以來，任務(wù)規(guī)劃人員便在尋找解決方案，緩解和降低微重力對(duì)人體的影響。宇航局的雙胞胎研究由10項(xiàng)獨(dú)立檢測(cè)分析組成，以雙胞胎宇航員斯科特·凱利和馬克·凱利作為測(cè)試對(duì)象，研究微重力環(huán)境對(duì)人體的長(zhǎng)期影響。在太空逗留了一年后，研究人員發(fā)現(xiàn)斯科特的身體出現(xiàn)大量重大變化。與其他長(zhǎng)時(shí)間逗留國(guó)際空間站的宇航員一樣，斯科特也出現(xiàn)肌肉損失和骨質(zhì)流失，除此之外還出現(xiàn)了其它一系列變化，導(dǎo)致他很難再次適應(yīng)地球上的生活。長(zhǎng)時(shí)間的太空生活讓斯科特的視力下降，四肢腫脹，器官功能和基因表達(dá)也發(fā)生改變。除了國(guó)際空間站的微重力，人體長(zhǎng)期暴露在月球重力（地球的16.5%）和火星重力（地球的38%）環(huán)境下將發(fā)生怎樣的變化，仍存在一系列疑問。航天機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了計(jì)劃，20年內(nèi)在月球上建造一座永久性基地，同時(shí)執(zhí)行載人火星探索任務(wù)。為了順利實(shí)施這些計(jì)劃，科學(xué)家需要找到解決方案，應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期逗留太空給人體帶來的挑戰(zhàn)。馮·布勞恩空間站設(shè)計(jì)圖，每個(gè)艙之間都部署了逃生機(jī)。發(fā)生緊急情況時(shí)，空間站上的所有人可立即撤離門戶基金會(huì)首席執(zhí)行官約翰·布林科在最近發(fā)布的視頻中指出，他們提議建造的空間站可以模擬月球和火星重力，進(jìn)而擁有一系列優(yōu)勢(shì)。他說：“人體需要重力，否則將面臨各種挑戰(zhàn)。月球重力能否讓宇航員安全逗留一年甚至兩年時(shí)間？火星重力能否允許宇航員和大型牲畜長(zhǎng)期逗留？一周兩天30%的地球重力是否足以讓空間站宇航員保持正常骨量？建造馮o布勞恩空間站有助于解答這些疑問?！辈捎谩叭h(huán)”設(shè)計(jì)馮o布勞恩空間站由兩個(gè)同心內(nèi)環(huán)和一個(gè)外環(huán)構(gòu)成，內(nèi)環(huán)與外環(huán)通過4個(gè)輪輻連接在一起。兩個(gè)同心內(nèi)環(huán)構(gòu)成了月球重力區(qū)，空間站的旋轉(zhuǎn)提供與月表相同的重力。外內(nèi)環(huán)（月球重力區(qū)棲息環(huán)）部署棲息艙，艙內(nèi)建有一系列小房間，供人員居住。月球引力區(qū)的高天花板內(nèi)環(huán)將讓游客體驗(yàn)低重力環(huán)境。馮o布勞恩空間站的核心是中央?yún)^(qū)（Hub）和灣區(qū)（Bay），空間站的交通和環(huán)境控制、安全以及交通會(huì)合設(shè)施將建在這些區(qū)域。中央?yún)^(qū)還建有一個(gè)“觀景休息室”，游客們可以在這里觀看來訪的航天器。國(guó)際空間站馮o布勞恩空間站的外環(huán)被稱之為“火星重力區(qū)”，進(jìn)一步遠(yuǎn)離核心，旋轉(zhuǎn)速度更快，產(chǎn)生與火星表面相當(dāng)?shù)闹亓Α＿@個(gè)區(qū)域?qū)⒔ㄔ焖奈鍌€(gè)甲板，部署可永久性居住的大型太空艙。布林科表示：“馮o布勞恩空間站將是一座旋轉(zhuǎn)空間站，在設(shè)計(jì)上能夠通過加快和減緩旋速產(chǎn)生不同水平的人造重力。設(shè)計(jì)之初，我們便讓這座空間站兼顧科研和娛樂。航天機(jī)構(gòu)可以在這里進(jìn)行低重力研究，太空游客可以在這里遨游天際。由于可產(chǎn)生低重力，他們會(huì)過得很舒服，就像住酒店一樣?！毕Ｍ鸖paceX加盟據(jù)布林科透露，SpaceX能夠在馮o布勞恩空間站建造過程中扮演重要角色。這座空間站的模塊長(zhǎng)12米，寬8.5米，是國(guó)際空間站模塊的兩倍。SpaceX在研制星際飛船和超重型助推器方面不斷取得進(jìn)步，門戶基金會(huì)相信SpaceX能夠?qū)⒏蟮挠行ж?fù)荷送入太空。布林科說：“如果我們能夠利用SpaceX的超重型助推器建造這座空間站，我們能夠?qū)?2米寬，18米長(zhǎng)的模塊送入太空。更大的體積意味著更大的內(nèi)部空間?！?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/BLrTLkNMcCcIRX9aS7T4Ptb8gHH6O7RV6Tpc" alt="" />一款空間站設(shè)計(jì)，與馮o布勞恩上世紀(jì)50年代提出的設(shè)計(jì)類似馮o布勞恩空間站的模塊式設(shè)計(jì)可提供各種功能，以滿足不同需求。某些太空艙供塢站工作人員居住，某些將用于科學(xué)研究。馮o布勞恩的太空艙將成為科學(xué)家的寵兒，因?yàn)檫@些艙將讓科學(xué)家有機(jī)會(huì)研究地球生物如何應(yīng)對(duì)月球和火星重力。除了科學(xué)研究，門戶基金會(huì)還會(huì)與商家合作，允許他們將部分太空艙建成酒店、餐館、私人豪華客房或者辦公室。布林科強(qiáng)調(diào)馮o布勞恩空間站的建造并不僅限于某一個(gè)國(guó)家，需要國(guó)際社會(huì)群策群力，各國(guó)航天機(jī)構(gòu)、私人宇航公司和太空探索愛好者都可以參與其中。與當(dāng)前的國(guó)際空間站一樣，落成后的馮o布勞恩空間站將成為一座國(guó)際性軌道前哨。門戶基金會(huì)提議建造的旋轉(zhuǎn)空間站，借鑒了馮o布勞恩上世紀(jì)50年代的設(shè)計(jì)由于由門戶基金會(huì)這個(gè)私營(yíng)部門運(yùn)營(yíng)，這座空間站將在經(jīng)濟(jì)上獨(dú)立自主。布林科并未透露建造成本，但他相信成本在可承受的范圍內(nèi)。之所以這么自信是因?yàn)镾paceX正努力研制可重復(fù)使用火箭，能夠大幅降低太空發(fā)射成本。在2017年于澳大利亞阿德萊德舉行的第29屆國(guó)際宇航大會(huì)上，SpaceX掌門人埃隆·馬斯克承諾他們的大獵鷹火箭將完全可重復(fù)使用。提到馬斯克的承諾，布林科表示：“最初對(duì)太空建造成本進(jìn)行評(píng)估時(shí)，我們立基于我們能夠找到的最低發(fā)射成本——SpaceX大獵鷹火箭，每公斤發(fā)射成本1000美元，一次發(fā)射成本在1.5億美元左右。馬斯克在阿德萊德的承諾改變了這一切。如果大獵鷹火箭的所有組件都可以重復(fù)使用，多次發(fā)射便可平攤成本，就像客機(jī)一樣?！?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/hSjkYGBpNorUZ8Mj6owtAYHSNaidNfVfxoBI" alt="" />馮o布勞恩空間站的太空艙可以賣給或者租給航天機(jī)構(gòu)、研究團(tuán)體、私營(yíng)公司和億萬富翁預(yù)售船票 發(fā)行彩票布林科稱：“馬斯克估計(jì)星際飛船和超重型助推器的發(fā)射成本在700萬美元左右。在考慮所有因素后，有人估計(jì)每次發(fā)射成本最高也不過4000萬美元。無論是700萬還是4000萬美元，對(duì)我們的耳朵來說都如同曼妙的樂曲。這意味著旋轉(zhuǎn)空間站、維護(hù)設(shè)施和燃料庫(kù)的建造都具有經(jīng)濟(jì)可承受性?！瘪To布勞恩空間站的建造主要借助太空機(jī)器人。此外，機(jī)器人還將驗(yàn)證建造大型太空棲息地所需的關(guān)鍵系統(tǒng)和技術(shù)。很多人將這種棲息地視為外星球殖民的替代選擇或者額外選項(xiàng)。所謂的關(guān)鍵系統(tǒng)旨在應(yīng)對(duì)空間站穩(wěn)定、空氣循環(huán)、水回收、低重力環(huán)境衛(wèi)生、食物存儲(chǔ)和工程學(xué)方面的種種挑戰(zhàn)。所有這些都?xì)w結(jié)為一個(gè)問題——人類如何在太空中長(zhǎng)期生存？馮o布勞恩空間站正是門戶基金會(huì)給出的答案。空間站的旋轉(zhuǎn)速度越快，所產(chǎn)生的人造重力越大在資金籌集方面，布林科指出他的公司希望與世界各國(guó)的航天機(jī)構(gòu)合作，包括美國(guó)宇航局、俄聯(lián)邦航天局、歐洲航天局以及中國(guó)、印度和其它國(guó)家的航天機(jī)構(gòu)。此外，他們還希望與商業(yè)宇航公司聯(lián)手。為了籌措資金，他們計(jì)劃向超級(jí)富翁預(yù)售空間站之旅的船票和太空艙，發(fā)行彩票同時(shí)實(shí)施一項(xiàng)空間站會(huì)員計(jì)劃。需要“全球總動(dòng)員”除了建造環(huán)繞地球的空間站，門戶基金會(huì)還希望研制跨大氣層飛行器，讓人員往返于地球和馮o布勞恩空間站。此外，他們還希望在月球軌道建造“月橋”空間站，借助地月間穿梭機(jī)讓人類經(jīng)常往返于地球和月球之間，同時(shí)借助著陸器定期造訪月球。藝術(shù)概念圖，著陸器即將登陸月球這些計(jì)劃的成本將是一個(gè)天文數(shù)字，超出任何一個(gè)國(guó)家或者企業(yè)的承受能力。不過，隨著大量企業(yè)家將目光投向太空游，以及能夠推進(jìn)月火探索計(jì)劃的馮o布勞恩空間站的建造，布林科設(shè)想的國(guó)際合作具有可行性。與其它雄心勃勃的太空殖民計(jì)劃一樣——無論是低地球軌道商業(yè)化還是在太陽系其它星球建造人類棲息地——門戶基金會(huì)的計(jì)劃究竟是生根發(fā)芽還是遭受“火星一號(hào)”公司的破產(chǎn)命運(yùn)，讓我們拭目以待。這家公司為我們描繪了一個(gè)令人興奮的愿景，希望他們能有好運(yùn)氣。值得一提的是，門戶基金會(huì)在視頻中闡述的主要內(nèi)容也是2016年1月加州理工學(xué)院一場(chǎng)研討會(huì)的主題。這場(chǎng)研討會(huì)由凱克太空研究學(xué)院主持。會(huì)上，布林科和已退休的航天工程師湯姆·斯皮爾克發(fā)表題為“在低地球軌道建造第一座太空港”的演講。斯皮爾克曾為美國(guó)宇航局的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室效力多年。