[科普中国]-还记得《流浪地球》里的巨型旋转空间站吗？一家宇航公司正在规划

美国宇航局计划建造一个环绕月球的深空栖息地，名为“月球轨道平台-门户”，作为宇航员的下一个太空居所。现在，门户基金会也宣布了雄心勃勃的空间站建造计划，将打造一座巨型旋转空间站，环绕我们的地球。这座空间站名为“冯·布劳恩”，可以模拟月球和火星重力，帮助科学家推进载人月火探索计划。日前，门户基金会公布了相关视频，介绍这项令人兴奋的计划。门户基金会的视频截图，展示了他们提议建造的空间站自阿波罗时代结束以来，美国宇航局、俄罗斯联邦航天局和其它航天机构的主要目标就是研发能够让人类长期逗留太空的技术。此外，这些技术还将帮助航天机构推进月球、火星和太阳系其它星球的探索计划。过去几十年，他们的努力孕育了“和平”号空间站和国际空间站。未来，这些努力还将造就“月球轨道平台-门户”空间站和毕格罗B330等商业空间站。如果私人宇航公司门户基金会（GatewayFoundation）实施他们的计划，未来将出现另一座空间站环绕我们的地球。最近，这家公司公布了相关视频，展示他们提议建造的巨型旋转空间站以及SpaceX公司如何帮助建造这个轨道前哨。《2001：太空漫游》中的空间站立基于前辈设计门户基金会的概念空间站立基于德国火箭学家和架构师沃纳·冯·布劳恩提议的设计。上世纪50年代，《科利尔》（Collier）杂志刊登了系列文章《人类将在不久后征服太空》，详细介绍这些设计。出于这个原因，门户基金会将他们的设计命名为“冯·布劳恩空间站”。这种空间站设计拥有悠久的历史。冯·布劳恩的设计也立基于此前的提议，其中最早的提议由俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基1903年提出。斯坦利·库布里克执导的《2001：太空漫游》曾用令人震撼的画面，展示这种概念空间站。这部影片的剧本由著名科学家和未来学家亚瑟·查理斯·克拉克捉笔，改编自他的短篇小说《哨兵》。在所有设计中，这种概念空间站都采用转轮外形，环绕地球运行。空间站上有人造重力，人类可以长期逗留。在科学家提议的航天任务中，这种空间站将扮演重要角色，可帮助宇航员执行深空探索任务，奔赴火星和太阳系内的更远天体，甚至飞出太阳系。美国宇航局计划建造的绕月空间站模拟月火重力长时间逗留微重力环境会对人体造成一系列影响，美国宇航局最近的“双胞胎研究”进一步加深了科学家对这些影响的认知。一直以来，任务规划人员便在寻找解决方案，缓解和降低微重力对人体的影响。宇航局的双胞胎研究由10项独立检测分析组成，以双胞胎宇航员斯科特·凯利和马克·凯利作为测试对象，研究微重力环境对人体的长期影响。在太空逗留了一年后，研究人员发现斯科特的身体出现大量重大变化。与其他长时间逗留国际空间站的宇航员一样，斯科特也出现肌肉损失和骨质流失，除此之外还出现了其它一系列变化，导致他很难再次适应地球上的生活。长时间的太空生活让斯科特的视力下降，四肢肿胀，器官功能和基因表达也发生改变。除了国际空间站的微重力，人体长期暴露在月球重力（地球的16.5%）和火星重力（地球的38%）环境下将发生怎样的变化，仍存在一系列疑问。航天机构已经制定了计划，20年内在月球上建造一座永久性基地，同时执行载人火星探索任务。为了顺利实施这些计划，科学家需要找到解决方案，应对长期逗留太空给人体带来的挑战。冯·布劳恩空间站设计图，每个舱之间都部署了逃生机。发生紧急情况时，空间站上的所有人可立即撤离门户基金会首席执行官约翰·布林科在最近发布的视频中指出，他们提议建造的空间站可以模拟月球和火星重力，进而拥有一系列优势。他说：“人体需要重力，否则将面临各种挑战。月球重力能否让宇航员安全逗留一年甚至两年时间？火星重力能否允许宇航员和大型牲畜长期逗留？一周两天30%的地球重力是否足以让空间站宇航员保持正常骨量？建造冯o布劳恩空间站有助于解答这些疑问。”采用“三环”设计冯o布劳恩空间站由两个同心内环和一个外环构成，内环与外环通过4个轮辐连接在一起。两个同心内环构成了月球重力区，空间站的旋转提供与月表相同的重力。外内环（月球重力区栖息环）部署栖息舱，舱内建有一系列小房间，供人员居住。月球引力区的高天花板内环将让游客体验低重力环境。冯o布劳恩空间站的核心是中央区（Hub）和湾区（Bay），空间站的交通和环境控制、安全以及交通会合设施将建在这些区域。中央区还建有一个“观景休息室”，游客们可以在这里观看来访的航天器。国际空间站冯o布劳恩空间站的外环被称之为“火星重力区”，进一步远离核心，旋转速度更快，产生与火星表面相当的重力。这个区域将建造四五个甲板，部署可永久性居住的大型太空舱。布林科表示：“冯o布劳恩空间站将是一座旋转空间站，在设计上能够通过加快和减缓旋速产生不同水平的人造重力。设计之初，我们便让这座空间站兼顾科研和娱乐。航天机构可以在这里进行低重力研究，太空游客可以在这里遨游天际。由于可产生低重力，他们会过得很舒服，就像住酒店一样。”希望SpaceX加盟据布林科透露，SpaceX能够在冯o布劳恩空间站建造过程中扮演重要角色。这座空间站的模块长12米，宽8.5米，是国际空间站模块的两倍。SpaceX在研制星际飞船和超重型助推器方面不断取得进步，门户基金会相信SpaceX能够将更大的有效负荷送入太空。布林科说：“如果我们能够利用SpaceX的超重型助推器建造这座空间站，我们能够将12米宽，18米长的模块送入太空。更大的体积意味着更大的内部空间。”一款空间站设计，与冯o布劳恩上世纪50年代提出的设计类似冯o布劳恩空间站的模块式设计可提供各种功能，以满足不同需求。某些太空舱供坞站工作人员居住，某些将用于科学研究。冯o布劳恩的太空舱将成为科学家的宠儿，因为这些舱将让科学家有机会研究地球生物如何应对月球和火星重力。除了科学研究，门户基金会还会与商家合作，允许他们将部分太空舱建成酒店、餐馆、私人豪华客房或者办公室。布林科强调冯o布劳恩空间站的建造并不仅限于某一个国家，需要国际社会群策群力，各国航天机构、私人宇航公司和太空探索爱好者都可以参与其中。与当前的国际空间站一样，落成后的冯o布劳恩空间站将成为一座国际性轨道前哨。门户基金会提议建造的旋转空间站，借鉴了冯o布劳恩上世纪50年代的设计由于由门户基金会这个私营部门运营，这座空间站将在经济上独立自主。布林科并未透露建造成本，但他相信成本在可承受的范围内。之所以这么自信是因为SpaceX正努力研制可重复使用火箭，能够大幅降低太空发射成本。在2017年于澳大利亚阿德莱德举行的第29届国际宇航大会上，SpaceX掌门人埃隆·马斯克承诺他们的大猎鹰火箭将完全可重复使用。提到马斯克的承诺，布林科表示：“最初对太空建造成本进行评估时，我们立基于我们能够找到的最低发射成本——SpaceX大猎鹰火箭，每公斤发射成本1000美元，一次发射成本在1.5亿美元左右。马斯克在阿德莱德的承诺改变了这一切。如果大猎鹰火箭的所有组件都可以重复使用，多次发射便可平摊成本，就像客机一样。”冯o布劳恩空间站的太空舱可以卖给或者租给航天机构、研究团体、私营公司和亿万富翁预售船票 发行彩票布林科称：“马斯克估计星际飞船和超重型助推器的发射成本在700万美元左右。在考虑所有因素后，有人估计每次发射成本最高也不过4000万美元。无论是700万还是4000万美元，对我们的耳朵来说都如同曼妙的乐曲。这意味着旋转空间站、维护设施和燃料库的建造都具有经济可承受性。”冯o布劳恩空间站的建造主要借助太空机器人。此外，机器人还将验证建造大型太空栖息地所需的关键系统和技术。很多人将这种栖息地视为外星球殖民的替代选择或者额外选项。所谓的关键系统旨在应对空间站稳定、空气循环、水回收、低重力环境卫生、食物存储和工程学方面的种种挑战。所有这些都归结为一个问题——人类如何在太空中长期生存？冯o布劳恩空间站正是门户基金会给出的答案。空间站的旋转速度越快，所产生的人造重力越大在资金筹集方面，布林科指出他的公司希望与世界各国的航天机构合作，包括美国宇航局、俄联邦航天局、欧洲航天局以及中国、印度和其它国家的航天机构。此外，他们还希望与商业宇航公司联手。为了筹措资金，他们计划向超级富翁预售空间站之旅的船票和太空舱，发行彩票同时实施一项空间站会员计划。需要“全球总动员”除了建造环绕地球的空间站，门户基金会还希望研制跨大气层飞行器，让人员往返于地球和冯o布劳恩空间站。此外，他们还希望在月球轨道建造“月桥”空间站，借助地月间穿梭机让人类经常往返于地球和月球之间，同时借助着陆器定期造访月球。艺术概念图，着陆器即将登陆月球这些计划的成本将是一个天文数字，超出任何一个国家或者企业的承受能力。不过，随着大量企业家将目光投向太空游，以及能够推进月火探索计划的冯o布劳恩空间站的建造，布林科设想的国际合作具有可行性。与其它雄心勃勃的太空殖民计划一样——无论是低地球轨道商业化还是在太阳系其它星球建造人类栖息地——门户基金会的计划究竟是生根发芽还是遭受“火星一号”公司的破产命运，让我们拭目以待。这家公司为我们描绘了一个令人兴奋的愿景，希望他们能有好运气。值得一提的是，门户基金会在视频中阐述的主要内容也是2016年1月加州理工学院一场研讨会的主题。这场研讨会由凯克太空研究学院主持。会上，布林科和已退休的航天工程师汤姆·斯皮尔克发表题为“在低地球轨道建造第一座太空港”的演讲。斯皮尔克曾为美国宇航局的喷气推进实验室效力多年。