空巴設計具人造重力太空站 太空人可有如在地球一樣做運動

國際太空站(ISS) 已經相當老舊了，雖然 NASA與其他合作夥伴已決定將它運作到 2030 年，但是不管如何修補，它已經走向尾聲。現在歐洲空巴集團(AirBus)提出了他們的太空站設計，艙室空間很大，令人聯想到科幻電影《2001太空漫遊》。更厲害的是，它還設計了旋轉的人造重力室。

空巴設計的太空站，主艙有三層。

台灣「中時新聞網」引5日宇宙(UniverseToday)報導，空巴集團的太空站計畫名為LOOP，主體艙是一個直徑8米的圓筒，長度大致相同，提供接近100立方米的艙內空間。目前的國際太空站的艙筒直徑大約在3至4米左右，內部空間較為狹小。

空巴設計的太空站，太空人可以類似在地球一樣工作。

空巴公司發布的影片可看到，LOOP包含三層甲板：一層居住甲板、一層科學甲板，還有一層模擬重力的離心機。這是首次有將人造重力裝置納入設計的太空站，是訓練長期太空航行的重要測試，未來如果要前往火星，可能需要離心式人造重力設備，以免太空人骨質流失。

空巴設計的太空站，主艙有三層。

3層甲板的設計引起了一些討論，有些人認為沒有甲板的寛闊空間更有意思，如同當年天空實驗室那樣，可以做出各種失重活動。但是空中巴士認為，將內部分隔成不同的甲板，對太空站本體、太空人都較安全。如果出現受損，乘員可以轉移安全地方，要是出現太陽耀斑，多一點甲板也能阻隔更多的有害射線。

空巴設計的太空站，太空人可以類似在地球一樣運動。

每個甲板以中央隧道連絡，該隧道被一個溫室結構包圍，可以進行植物實驗，並提供穩定的綠色植物、豆類和其他實驗植物與作物，如同國際太空站上的溫室。

空巴設計的太空站，或可用於載人去火星。

但 LOOP 中最有趣的設計是離心機，它由兩個配重器和兩個乘員艙組成。乘員艙裡有一輛健身自行車，可容納一名機組人員，允許機組人員在模擬重力環境中鍛煉身體，一次兩人。

目前還不清楚離心機能夠模擬多大的重力，粗略計算，這部離心機沒辦法完全模擬地球重力，但是應該可以模擬火星與月球的重力。要是它能3.86 公尺/秒的角速度，每分鐘 9.2 轉，就能模擬火星(地球重力的38%)；如果以 2.55公尺秒的角速度旋轉，每分鐘旋轉 6圈，就能模擬月球重力（地球重力16.5%）。

空巴設計的太空站，中間圓球是人造重力艙。

微信公眾號「中國航天科技集團六院」6月19日消息，近日，在天地協同配合下，「天宮」太空站電推進系統大氣瓶完成在軌安裝任務，航天科技集團六院801所首次採用「換氣」而不是「補氣」的方式完成電推進推進劑——氙氣的補充。加裝了大氣瓶的太空站電推進系統，其使用壽命將大大延長，對太空站長期軌道維持和安全平穩飛行起到重要作用。

自帶升級「外掛」

電推進系統，也稱電推進發動機，其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，然後把這些離子加速並噴出以產生推進力，進而完成航天器的姿態控制、軌道修正和軌道維持等任務。

在「天宮」太空站上的使用，是電推進系統在載人航天領域的首秀——要滿足太空站長壽命、可靠性的既定目標，設計人員必須解決在軌補充電推進推進劑的問題。負責抓總太空站電推進系統研製任務的801所設計團隊，首次嘗試運用在軌「換氣」的方式進行補加。

據801所介紹，2021年「天和」核心艙發射的時候就自帶了兩個小氣瓶，但限於艙內空間，「原裝」氣瓶的體積並不大，僅供短期使用。此次上天的大氣瓶正是他們按計劃提供的強有力「外掛」，由於安裝在艙外空間限制小，容量翻了好幾番，攜帶的推進劑能支持電推力器更長時間的軌道維持工作。

設計實現「百搭」

為了實現貯氣模塊的在軌安裝，801所電推進系統設計團隊調研了國內外常用電、氣、機械對接鎖定形式，創造性地提出了一種簡化版的浮動對接形式，通過粗定位導向裝置實現機械臂初始定位及大偏差適應，再通過自主精定位進一步修正電、氣、機械的對中鎖緊，這種步步為營的方式極大提高了對接的容差能力和可靠性，即便在軌多次拆裝也能保證精度滿足要求。

與此同時，由於氣瓶「外掛」時都是安裝於統一的接口，原則上只要符合接口要求，太空站電推進系統可以安裝不同容積、不同工作壓力的氣瓶，且氣瓶填充的工質不限於已有系統的氙氣工質，可根據技術發展情況上行不同工質推進劑。

支持反覆拆裝使用、適配多種氣瓶型號……就像搭積木一樣，不管怎麼拆裝，只要保證接口一致，裝好裝牢合適的組件，便擁有了無限可能。801所的精巧設計，賦予了貯氣模塊「百搭」、百變的特性，不僅極大增加了電推進系統的壽命和可靠性，也豐富了系統的功能。

操作可以「兼容」

太空人在艙內組裝好大氣瓶，完成自檢及測試後通過自動出艙裝置送至艙外，隨即由艙外機械臂抓取並將其轉移、對接到核心艙電推進系統大氣瓶安裝位，這是本次太空站電推進系統大氣瓶在軌安裝的過程，也是此後在軌更換氣瓶的基本流程——正常情況下，當貯氣模塊組合體推進劑耗盡後，都將由機械臂自動進行在軌更換。

但由於太空環境不可控因素較多，為了保證貯氣模塊的順利更換，801所電推進系統設計團隊還提出了「Plan B」——即太空人手動更換氣瓶。為了「兼容」自動和手動這兩種模式，團隊從2017年開始便進行了大量設計及驗證工作。

研製過程中，設計人員充分考慮了太空人在軌操作的局限性、安全性和可操作性，並按照太空人工效學反饋不斷改進方案，完善精密的尺寸鏈設計；根據可靠對接、可靠鎖定、電路絕緣、氣路密封等要求，形成精細化裝配規範；產品交付前，也進行了充分的地面精測驗證，甚至模擬在軌環境反覆拆裝氣瓶十次……重重保障環環相扣，確認不同操作模式下偏差均在可控範圍內。

「外掛」性能強悍、拆裝組件「百搭」、操作模式「兼容」，801所用「換氣」代替「補氣」，實現了電推進推進劑替換簡單、高效、可靠的目標。而此次大氣瓶成功在軌安裝，除了大大延長了太空站電推進系統的壽命、保障太空站長期在軌運行外，也為後續大氣瓶的拆卸安裝以及霍爾推力器的在軌更換提供了寶貴經驗。

新華社圖片