据NASASpaceFlight网站2016年4月11日报道,美国联合发射联盟(ULA)与毕格罗航空航天公司在2016年的“航天论坛”上宣布了一项合作协议,双方将联合建造新型商业化空间站。
这项声明是在毕格罗公司的小型充气式太空舱BEAM于4月8日被SpaceX公司送往国际空间站(ISS)上的三天后发布的。4月11日公布的合作协议显示,毕格罗公司将在2020年为ULA发射2艘全功能型B330太空舱,但目前该公司计划拟在2019年底发射第一艘B330,第二艘B330则在2020年的某一时段。发射的运载火箭则采用ULA的“宇宙神5”552型火箭,该型火箭的整流罩直径为5米,捆绑5个固体火箭助推器,“人马座”上面级有2台发动机。
B330太空舱的设计方案是基于其于本世纪初从NASA购买的原TransHab载人居住舱技术概念而发展来的,长13.7米,直径6.7米,总重量在20~23吨,使用寿命20年,内部空间在充气加压后可达330立方米,故其名称得于此因,但其工作用名则为XBASE,意为可扩展式毕格罗先进空间站增强版(Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement)。目前ISS的内部加压空间为916立方米,而一艘B330就能使ISS的应用空间增加30%。这也将极大地节省发射与运行费用。
图1:B330与ISS的内部空间比较示意图(图片来源:NASASpaceFlight网站)
B300太空舱的主体部分由中心支架和柔性材质外壳构成。其外壳采用类似于聚芳酯纤维这种高强度合成纤维,是一种柔软、可膨胀的材料,由24~36层防弹、防热和防辐射性材料组成,厚度在舱段完全打开状态下约为0.46米,其硬度在舱段完全打开状态下如同混凝土一样,远强于ISS的铝合金硬质外壳,安全系数很高,既能防止宇宙射线对舱内人员的影响,也可以抵挡微流星和太空垃圾等碎片的撞击,舱内会比ISS内部更加安静。此外,该太空舱还设置了2个太阳能电池阵列、2个用于热驱散的热防辐射阵列和1个用于6人使用的生命保障系统,以及4个贴有防紫外线膜的大窗户。B300太空舱采用双冗余控制推进系统,一个使用单组元推进剂肼,另一个则使用气态氢与氧并可从舱载环境控制系统中进行再加注。其专用的电子设备与控制系统可为太空舱提供相应的导航、重启、对接及其他在轨交汇操作。
B330太空舱的内部空间分为公共空间和私人空间。其公共空间包括:入口、地球观测窗、厨房、医疗中心、体能训练设备、娱乐中心、微重力环境体验设施等。6个人员居住房,4大2小。其内设的1个零重力式盥洗室可用于收集固态、液态废弃物。
图2:B330太空舱部结构示意图(图片来源:NASASpaceFlight网站)
毕格罗公司的创始人、总裁罗伯特o毕格罗指出,虽然B330的设计飞行轨道和入轨倾角还未确定,但这2艘太空舱可作为自由飞行式轨道实验室独立运行,而当前的任务方案只是与ISS对接,并有待NASA批准。而根据合作声明所示,B330的运输服务目前只能通过NASA的商业乘员承包方提供。目前毕格罗公司与NASA正在对相关的技术方案进行商讨。
B2100太空舱
B2100太空舱是毕格罗公司后续将研发的一种更大、更重、扩展能力更强的太空舱。该公司称其为“奥林巴斯”(Olympus),长17.8米,直径12.6米,重量达65~70吨,充气加压后的内部空间达到2250立方米,拟可乘人员为16人,其舱段对接端的直径预计约为7.6米。根据设计预期,B2100太空舱只能采用载重能力为130吨的SLS Block II型火箭才能实施发射。
图3:B2100太空舱的内部结构示意图(图片来源:NASASpaceFlight网站)
B330和B2100可作为多功能型试验平台同时为NASA的空间探索任务和更多的商业性科学试验研究提供服务。除了工业性与科研性用途外,它们还能作为太空旅游的工具以及开展月球和火星探索任务的飞行器。
ULA总裁兼CEO托里o布鲁诺认为,与毕格罗公司合作对ULA的发展是一件革命性里程碑事件。商业化空间站是一种创新性和改变游戏规则性技术发展,虽然目前它只能作为低地球轨道型商业性科研设施,但未来它不仅能够极大地增加材料、医学和生物领域在太空中的研究机会,同时还能为其他国家、企业甚至个人提供进入太空的服务,而非目前的空间使用状态。这将使空间的未来使用更加大众化。(赵晨
编译)