NASA新型太空舱终于成功完成充气+SpaceX第三次成功从海 ...

第一部分：NASA新型太空舱终于成功完成充气，未来太空基地初现雏形

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BEAM在第二次尝试中终于成功展开，完成在国际空间站的部署

全球第一个可充气活动太空舱终于在国际空间站成功部署！美国东部时间5月28日16：10，毕格罗可充气活动太空舱（Bigelow Expandable Activity Module，以下简称BEAM）在南太平洋上空232英里的太空中成功展开。再由8个储气罐进行加压后，目前BEAM内部压力已与国际空间持平。这意味着宇航员将可以安全出入这个接驳在空间站上的“大气球”。

BEAM这项技术是NASA主导的开创性项目之一，其的目标是将在太空建立新的栖息地变为可能，包括人类的火星之旅。“工程师和科学家正在开发的这项技术，将让宇航员能够运用到他们每天在火星的生活和工作中，直到安全返回家园”，NASA在官方声明中表示。

这是NASA建造太空家园计划的重要组成部分，而这一可充气太空舱也很可能将改变整个太空产业。凭借其相对轻盈的重量，太空舱的运输将变得非常容易。BEAM的设计理念是“最大限度的增加太空任务的活动空间”，并且为宇航员们创造一个更为舒适的生活环境。而且，如果这种柔性材料制造的太空舱被证明切实可靠，它很可能成为未来太空基地的可能形态之一，比如殖民火星。


图中是可充气活动太空舱的内部情况

BEAM是在今年4月由SpaceX公司负责的补给任务中运送到国际空间站的，这座可充气活动太空舱无疑是本次运送的3.18吨补给中最受人瞩目的了。

BEAM的设计目标是接驳在国际空间站上，并工作至少两年时间。如果事实证明BEAM这类由软性织物材料制造的太空舱切实可行，下一步的计划将是为商业空间站、深空探索、外星殖民开发居住模块。鉴于BEAM将在太空停留两年之久，NASA并不急于立即将其成功部署。

“我们确信，在某个时间点肯定能将BEAM成功展开，” NASA高级探索系统部门负责人杰森•克鲁森表示。“从目前收集到的数据和相关资料来看，并没有任何证据显示部署BEAM的计划有任何技术上的风险。”

但事实并非完全如此。两天前，美国东部时间5月27日早上，在万众期待中，NASA对BEAM进行了首次充气测试，NASA官网也对全过程进行了直播。虽然宇航员非常谨慎的每隔几秒向太空舱内充气，但是结果却并不如人意，而且舱内压力也超过了安全范围。

按照设想，充气后的BEAM本应该展开为长4米、直径3.2米的圆桶形，但充气一段时间后，折叠的太空舱外形并未发生任何变化。首次尝试宣告失败。

随后，NASA与毕格罗航宇公司的官员在美东时间5月27日下午两点召开了媒体电话会议，对首次尝试失败做出解释。“首次展开不成功的主要原因是BEAM外壳材料的摩擦力，”NASA高级探索系统部门负责人杰森•克鲁森（Jason Crusan）解释道。“软性织物材料间的摩擦力往往比较大。”

毕格罗航宇公司在媒体电话会议前发布的新闻通告也对此进行了说明。由于发射时间延期，BEAM不得不在压缩折叠状态下存放了15个月，而原计划仅为5个月。这对材料性能有较大影响，再加上真空中织物的摩擦力更大，导致BEAM在外太空的表现并不如预想的顺利。

毕格罗航宇公司工程师莉莎•考克（Lisa Kauke）在电话会议中表示，软性织物材料在过度压缩后会产生记忆效应。“压缩时间越长，材料恢复弹性所需要的时间就越长。”她说。NASA将BEAM目前的状态称为“部分部署”（partially deployed），需要为材料留出足够的复原时间。NASA和毕格罗航宇公司都表示，在停止充气后，BEAM的体积出现了小幅度增加，经过一夜的恢复，其高度和直径都增加了几厘米。

在首次尝试中，除了BEAM制造材料因弹性受损导致无法顺利展开外，太空中的真空环境也很有可能是导致展开失败的重要原因。

众所周知，如果将两块玻璃叠放在一起，由于接触面形成真空，外力很难将其分开，这是由于玻璃间的真空与外部的压力差造成的。这个原理同样适用于BEAM，一旦BEAM的折叠部分也因为储藏、运载和安装过程中的种种原因产生了这样的压力差，这个气球将变得相当的“硬”，因此对其内部间歇性的缓慢的充气无法克服其展开的阻力和。

当然，这只是一种可能性分析，NASA和毕格罗航宇公司并未直接指出真空环境与展开失败间存在的联系。

事实上，美国毕格罗航宇公司从2000年就开始了这项技术的研发。2013年，公司就BEAM项目与NASA签订了总额达1800万美元的合同。BEAM内部装有8个气囊，国际空间站的宇航员们需要手动操作充气阀来将BEAM在太空中展开。展开完成后，BEAM内部的气压系统会自动为太空舱加压。

这种可充气太空舱以一个最小的初始体积被装入运载火箭，在到达太空后则将被充气扩张，以提供宇航员更为舒适的空间在其中工作和生活。这样的工作原理使得BEAM能够极大地节省它被运输时所占的体积。

同时，BEAM也能为里面的宇航员提供各种保护，使他们免受宇宙环境中高强度的阳光、紫外线、宇宙射线、太空碎片等的伤害。BEAM的承压结构由类似聚芳酯纤维的材料制成，表面则为一种柔软、可膨胀的材料，外覆防护层，毕格罗公司为此种材料申请了专利，但并未公布更多详细信息。

然而，辐射在穿透多层织物结构和金属外壳时，会产生不同的效果。BEAM的外壳材料在抗辐射方面的表现究竟比传统金属材料好多少还有待观察，但这也是本次测试的重要原因之一，也是探索柔性材料应用于未来太空任务的重要一步。

“保护宇航员们不受到辐射伤害是非常关键的，”设计团队解释道，“作为一项技术测试，在BEAM顺利完成安装后，宇航员们为它安装各类传感器，来探测诸如热量、防辐射、抗冲击力等数据。在为期两年的测试中，数据将源源不断的被传回地面控制中心，这些数据对于未来改进太空舱的设计具有重大意义。”

另外，BEAM折叠状态高5.7英尺（约2.16米）、直径为7.75英尺（约2.36米）。BEAM可以折叠在较小的整流罩中，完全充气之后体积可扩大3倍多，可用空间将达到16立方米。在SpaceX的可重复使用火箭补给飞船进行运载的时候，这一太空舱就是处于折叠的状态。

按照计划，宇航员将在6月2日首次进入BEAM来检测其在外太空恶劣条件下的工作状况，但这次任务中，宇航员们并不会在里面居住，而是定期进入其中，逗留几个小时以收集传感器及运行状况数据。

但火星之旅绝不是件简单的事，NASA的科学家们正不断地工作以解决他们遇到的种种挑战。在派遣第一个宇航员去火星之前，他所需要的补给和装备必须事先通过火箭送达火星。这种相对于传统的金属太空舱体积更小、重量更轻的可充气式生态舱无疑将大大增加运输效率，减少所需发射的火箭次数，最终降低整个项目的成本。

关于BEAM大概能省多少钱，可以在这里做一个非常粗略的估算：

首先估算下一个与BEAM折叠态同体积的钛合金太空舱的体积，这里假定金属厚度为10cm，这样的话，按照BEAM的直径（2.36m）和高度（2.4m），钛合金太空舱金属部分总体积约为2.5立方米，重量约为11.25吨。即便按照heavy falcon的低轨道运载成本（约1000英镑每千克），光减轻重量这部分就能让BEAM剩下985万英镑（约合9600万人民币）的成本。

除此以外，毕格罗航宇公司正在计划建造更大的充气太空舱，以供太空旅行使用。

BEAM亮点总结：

•BEAM搭载SpaceX八号商用可回收火箭前往国际空间站。空间站上的第二代Canadarm机器人承担了BEAM与宁静号节点舱（TranquilityNode）的对接任务，在对接完成之后，BEAM将被充气扩张并且进行一个为期两年的测试。宇航员会在太空舱里进行一系列的测试以评估BEAM的性能。

•空间站人员将会按时对BEAM进行各种测量以监测其性能，为未来的太空舱设计积累经验，提供建议；同时，也可以更好得了解可充气太空才在太空热力学环境中的的表现，测试它能否应对宇宙射线、太空微尘以及轨道碎片。这样可以让工作团队更好得了解在严酷的太空环境中要注意哪些问题。

•两年测试期过后，BEAM将会被机器人拆除丢弃，和大多数运载火箭一样，脱离空间站轨道，落向地球，并在大气层中烧毁。

•一旦BEAM的表现被认为可靠和可推广，将会大大推动可充气太空舱的研发，未来的宇航员们也许都会搭乘这种可充气太空舱中去往更“深”的宇宙。

•自NASA开始大力强调要和私企合作开发太空商业以来，BEAM是这类合作的一个代表之作。BEAM项目由NASA的先进探索系统（AES）部和毕格罗航宇公司共同投资。BEAM走在了人类用高效低成本方式探索太空之路的前列，同时，这次BEAM的实地展示也将为AES下一步要开发的“深太空”舱提供支持和帮助。

目前看来，BEAM还不够轻，因为在燃料不变的基础上，载荷越轻，越容易摆脱地球引力。如果在长距离太空旅行中携带轻质、可压缩的太空舱无疑是最佳选择之一。

虽然NASA并没有真正重视火星计划，但在BEAM团队眼里，实现科幻电影中的场景已近在咫尺。BEAM项目副主管史蒂夫•芒迪（Steve Munday）表示，《火星救援》里的场景如果某天真的成为现实，那肯定是经过了无数次的前期试验。但可以说，建设像马特•达蒙在火星上的那种定居点，很快会成为现实。

“我们甚至正在考虑制造电影中的那种可充气气闸。一旦NASA解决了如何顺利为太空舱充气的问题，我们至少能保证，将来登陆火星的宇航员们不必再用自己的排泄物种土豆吃了。”第一部分：NASA新型太空舱终于成功完成充气，未来太空基地初现雏形

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BEAM在第二次尝试中终于成功展开，完成在国际空间站的部署

全球第一个可充气活动太空舱终于在国际空间站成功部署！美国东部时间5月28日16：10，毕格罗可充气活动太空舱（Bigelow Expandable Activity Module，以下简称BEAM）在南太平洋上空232英里的太空中成功展开。再由8个储气罐进行加压后，目前BEAM内部压力已与国际空间持平。这意味着宇航员将可以安全出入这个接驳在空间站上的“大气球”。

BEAM这项技术是NASA主导的开创性项目之一，其的目标是将在太空建立新的栖息地变为可能，包括人类的火星之旅。“工程师和科学家正在开发的这项技术，将让宇航员能够运用到他们每天在火星的生活和工作中，直到安全返回家园”，NASA在官方声明中表示。

这是NASA建造太空家园计划的重要组成部分，而这一可充气太空舱也很可能将改变整个太空产业。凭借其相对轻盈的重量，太空舱的运输将变得非常容易。BEAM的设计理念是“最大限度的增加太空任务的活动空间”，并且为宇航员们创造一个更为舒适的生活环境。而且，如果这种柔性材料制造的太空舱被证明切实可靠，它很可能成为未来太空基地的可能形态之一，比如殖民火星。


图中是可充气活动太空舱的内部情况

BEAM是在今年4月由SpaceX公司负责的补给任务中运送到国际空间站的，这座可充气活动太空舱无疑是本次运送的3.18吨补给中最受人瞩目的了。

BEAM的设计目标是接驳在国际空间站上，并工作至少两年时间。如果事实证明BEAM这类由软性织物材料制造的太空舱切实可行，下一步的计划将是为商业空间站、深空探索、外星殖民开发居住模块。鉴于BEAM将在太空停留两年之久，NASA并不急于立即将其成功部署。

“我们确信，在某个时间点肯定能将BEAM成功展开，” NASA高级探索系统部门负责人杰森•克鲁森表示。“从目前收集到的数据和相关资料来看，并没有任何证据显示部署BEAM的计划有任何技术上的风险。”

但事实并非完全如此。两天前，美国东部时间5月27日早上，在万众期待中，NASA对BEAM进行了首次充气测试，NASA官网也对全过程进行了直播。虽然宇航员非常谨慎的每隔几秒向太空舱内充气，但是结果却并不如人意，而且舱内压力也超过了安全范围。

按照设想，充气后的BEAM本应该展开为长4米、直径3.2米的圆桶形，但充气一段时间后，折叠的太空舱外形并未发生任何变化。首次尝试宣告失败。

随后，NASA与毕格罗航宇公司的官员在美东时间5月27日下午两点召开了媒体电话会议，对首次尝试失败做出解释。“首次展开不成功的主要原因是BEAM外壳材料的摩擦力，”NASA高级探索系统部门负责人杰森•克鲁森（Jason Crusan）解释道。“软性织物材料间的摩擦力往往比较大。”

毕格罗航宇公司在媒体电话会议前发布的新闻通告也对此进行了说明。由于发射时间延期，BEAM不得不在压缩折叠状态下存放了15个月，而原计划仅为5个月。这对材料性能有较大影响，再加上真空中织物的摩擦力更大，导致BEAM在外太空的表现并不如预想的顺利。

毕格罗航宇公司工程师莉莎•考克（Lisa Kauke）在电话会议中表示，软性织物材料在过度压缩后会产生记忆效应。“压缩时间越长，材料恢复弹性所需要的时间就越长。”她说。NASA将BEAM目前的状态称为“部分部署”（partially deployed），需要为材料留出足够的复原时间。NASA和毕格罗航宇公司都表示，在停止充气后，BEAM的体积出现了小幅度增加，经过一夜的恢复，其高度和直径都增加了几厘米。

在首次尝试中，除了BEAM制造材料因弹性受损导致无法顺利展开外，太空中的真空环境也很有可能是导致展开失败的重要原因。

众所周知，如果将两块玻璃叠放在一起，由于接触面形成真空，外力很难将其分开，这是由于玻璃间的真空与外部的压力差造成的。这个原理同样适用于BEAM，一旦BEAM的折叠部分也因为储藏、运载和安装过程中的种种原因产生了这样的压力差，这个气球将变得相当的“硬”，因此对其内部间歇性的缓慢的充气无法克服其展开的阻力和。

当然，这只是一种可能性分析，NASA和毕格罗航宇公司并未直接指出真空环境与展开失败间存在的联系。

事实上，美国毕格罗航宇公司从2000年就开始了这项技术的研发。2013年，公司就BEAM项目与NASA签订了总额达1800万美元的合同。BEAM内部装有8个气囊，国际空间站的宇航员们需要手动操作充气阀来将BEAM在太空中展开。展开完成后，BEAM内部的气压系统会自动为太空舱加压。

这种可充气太空舱以一个最小的初始体积被装入运载火箭，在到达太空后则将被充气扩张，以提供宇航员更为舒适的空间在其中工作和生活。这样的工作原理使得BEAM能够极大地节省它被运输时所占的体积。

同时，BEAM也能为里面的宇航员提供各种保护，使他们免受宇宙环境中高强度的阳光、紫外线、宇宙射线、太空碎片等的伤害。BEAM的承压结构由类似聚芳酯纤维的材料制成，表面则为一种柔软、可膨胀的材料，外覆防护层，毕格罗公司为此种材料申请了专利，但并未公布更多详细信息。

然而，辐射在穿透多层织物结构和金属外壳时，会产生不同的效果。BEAM的外壳材料在抗辐射方面的表现究竟比传统金属材料好多少还有待观察，但这也是本次测试的重要原因之一，也是探索柔性材料应用于未来太空任务的重要一步。

“保护宇航员们不受到辐射伤害是非常关键的，”设计团队解释道，“作为一项技术测试，在BEAM顺利完成安装后，宇航员们为它安装各类传感器，来探测诸如热量、防辐射、抗冲击力等数据。在为期两年的测试中，数据将源源不断的被传回地面控制中心，这些数据对于未来改进太空舱的设计具有重大意义。”

另外，BEAM折叠状态高5.7英尺（约2.16米）、直径为7.75英尺（约2.36米）。BEAM可以折叠在较小的整流罩中，完全充气之后体积可扩大3倍多，可用空间将达到16立方米。在SpaceX的可重复使用火箭补给飞船进行运载的时候，这一太空舱就是处于折叠的状态。

按照计划，宇航员将在6月2日首次进入BEAM来检测其在外太空恶劣条件下的工作状况，但这次任务中，宇航员们并不会在里面居住，而是定期进入其中，逗留几个小时以收集传感器及运行状况数据。

但火星之旅绝不是件简单的事，NASA的科学家们正不断地工作以解决他们遇到的种种挑战。在派遣第一个宇航员去火星之前，他所需要的补给和装备必须事先通过火箭送达火星。这种相对于传统的金属太空舱体积更小、重量更轻的可充气式生态舱无疑将大大增加运输效率，减少所需发射的火箭次数，最终降低整个项目的成本。

关于BEAM大概能省多少钱，可以在这里做一个非常粗略的估算：

首先估算下一个与BEAM折叠态同体积的钛合金太空舱的体积，这里假定金属厚度为10cm，这样的话，按照BEAM的直径（2.36m）和高度（2.4m），钛合金太空舱金属部分总体积约为2.5立方米，重量约为11.25吨。即便按照heavy falcon的低轨道运载成本（约1000英镑每千克），光减轻重量这部分就能让BEAM剩下985万英镑（约合9600万人民币）的成本。

除此以外，毕格罗航宇公司正在计划建造更大的充气太空舱，以供太空旅行使用。

BEAM亮点总结：

•BEAM搭载SpaceX八号商用可回收火箭前往国际空间站。空间站上的第二代Canadarm机器人承担了BEAM与宁静号节点舱（TranquilityNode）的对接任务，在对接完成之后，BEAM将被充气扩张并且进行一个为期两年的测试。宇航员会在太空舱里进行一系列的测试以评估BEAM的性能。

•空间站人员将会按时对BEAM进行各种测量以监测其性能，为未来的太空舱设计积累经验，提供建议；同时，也可以更好得了解可充气太空才在太空热力学环境中的的表现，测试它能否应对宇宙射线、太空微尘以及轨道碎片。这样可以让工作团队更好得了解在严酷的太空环境中要注意哪些问题。

•两年测试期过后，BEAM将会被机器人拆除丢弃，和大多数运载火箭一样，脱离空间站轨道，落向地球，并在大气层中烧毁。

•一旦BEAM的表现被认为可靠和可推广，将会大大推动可充气太空舱的研发，未来的宇航员们也许都会搭乘这种可充气太空舱中去往更“深”的宇宙。

•自NASA开始大力强调要和私企合作开发太空商业以来，BEAM是这类合作的一个代表之作。BEAM项目由NASA的先进探索系统（AES）部和毕格罗航宇公司共同投资。BEAM走在了人类用高效低成本方式探索太空之路的前列，同时，这次BEAM的实地展示也将为AES下一步要开发的“深太空”舱提供支持和帮助。

目前看来，BEAM还不够轻，因为在燃料不变的基础上，载荷越轻，越容易摆脱地球引力。如果在长距离太空旅行中携带轻质、可压缩的太空舱无疑是最佳选择之一。

虽然NASA并没有真正重视火星计划，但在BEAM团队眼里，实现科幻电影中的场景已近在咫尺。BEAM项目副主管史蒂夫•芒迪（Steve Munday）表示，《火星救援》里的场景如果某天真的成为现实，那肯定是经过了无数次的前期试验。但可以说，建设像马特•达蒙在火星上的那种定居点，很快会成为现实。

“我们甚至正在考虑制造电影中的那种可充气气闸。一旦NASA解决了如何顺利为太空舱充气的问题，我们至少能保证，将来登陆火星的宇航员们不必再用自己的排泄物种土豆吃了。”