http://shuangyashan.dbw.cn　　 2015-04-20 09:47:54

　　 “太空蘑菇”每分钟旋转4.22周，旋转过程产生的离心力能让人员和物品能站立或留在地板上。图为与“太空蘑菇”原理相同的旋转空间站内部想象图。

　　东北网双鸭山4月20日讯 科幻大片《星际穿越》中，宇航员们乘坐着会旋转的飞船在太空遨游数十年。事实上，太空旅行的一个大问题是人类不擅于应对微重力环境——漫长的低重力状态(深空中将是零重力)危害骨骼、肌肉、心血管。美国“联合太空结构”公司找到了解决这个问题的方法——建造一个可产生人造重力的“太空蘑菇”空间站，取代当前的国际空间站。

　　国际空间站在环绕地球运行过程中，一直做着自由落体运动，因此，里面的宇航员生活在零重力环境下，漂浮在舱内。然而，根据研究，长时间的失重会给宇航员的身体造成严重危害，会损害骨骼、肌肉，会降低免疫力，会压迫视神经导致视力问题……

　　这也就意味着人类无法在没有重力的环境下生活。因此，对于需要长期太空飞行才能进行的探索活动如登陆火星、近地小行星采矿来说——需要1年以上的太空飞行——人工重力技术可能是解决这一问题的最好答案。

　　联合太空结构公司(简称USS)的创办人、美国国防部承包商威廉·坎普与商业伙伴特德·马泽卡一起设计了“太空蘑菇”空间站，就是希望通过旋转产生合适的人工重力。坎普表示：“我们认为人工重力是长期在太空逗留所必需的。”“如果我们要在太空待上超过1年，就必需要有人工重力系统，否则我们将做好有人牺牲的准备。”

　　国际空间站

　　始建于1998年

　　总投资约670万英镑

　　绕地球一圈用时约92分钟

　　距地面约380公里

　　原理通过旋转产生人工重力

　　根据设想，“太空蘑菇”空间站直径将达到330英尺(约合100米)，长1310英尺(约合400米)。“太空蘑菇”将环绕垂直轴旋转，每分钟旋转4.22周，以形成人工重力。旋转过程产生的离心力会形成向下的压力，让人员和物品能站立或留在地板上。就好比在旋转的洗衣机滚筒中，衣服都会贴在两边的筒壁上，而并非漂浮在中间的水里。

　　“太空蘑菇”产生的人造重力与人们在地球上承受的重力相同。“太空蘑菇”空间站的圆柱形“菇柄”沿着一个方向旋转，顶部的“菇盖”则朝着另一个方向旋转。这种设计允许飞船与空间站的“菇盖”部对接并保持固定。“菇盖”内建有空间站指挥中心，宇航员所需的许多补给也存放于此。

　　成本需2000亿英镑建造30年

　　坎普花了30年完善这一设想。USS公司目前正在申请专利、寻找资金以及其他伙伴的支持，因为涉及到的金额实在很庞大。

　　坎普正在和小行星矿业公司如加州的深空工业等洽谈合作。此外，USS公司为6种全自动系统申请专利，这些系统将用于在太空建造各种结构，最终完成“太空蘑菇”的建造。

　　不久前，另一家美国公司公布了一种具有未来派色彩的机器蜘蛛系统，可用于在太空建造太阳能电池板、桁架以及飞船的其他组件。

　　“太空蘑菇”将采用不同的建造方式。坎普透露，建造直径100米的“太空蘑菇”需要大约30年时间，成本接近2000亿英镑。相比之下，国际空间站历时10多年完工，耗资大约670亿英镑。

　　不过，“太空蘑菇”的空间是国际空间站的289万倍，“足以搭载在火星建造殖民地所需的所有人员和设备；在火星基地建造过程中，它可环绕火星轨道，充当一个安全港湾。”

　　“太空蘑菇”空间站

　　直径约100米

　　长约400米

　　每分钟旋转4.22周

　　建造时间约需30年

　　成本接近2000亿英镑

　　“太空蘑菇”用途

　　轨道酒店/赌场/ 3D体育竞技场

　　轨道空间站

　　太阳系空间飞行器

　　移民地货仓或建筑平台

　　营救工具

　　不断循环的太空轮渡系统

　　采矿平台

　　制造平台

　　生物医学研究/生产

　　第一步

　　花1年多建造缩小版原型

　　“太空蘑菇”空间站通过旋转模拟地球重力，让里面的工作人员获得与地球上一样的“脚踏实地”的感受。坎普表示希望先建造一座体积较小的版本，以验证设计可行。

　　重力加速度是由“太空蘑菇”的直径和旋转速度同时决定的。直径足够大，转速不需要很大即可产生某个合适的人工重力，生活在其中的人类就可获得接近正常生活的体验。

　　因为人工重力不是万能灵丹。在人工重力环境下，宇航员并非如履平地。如果走的路线与旋转方向同步，会有一种像是在下山的感觉；与旋转方向反方向时，则会像是在登山；垂直于旋转平面时，像是在慢慢掉落斜坡(可自行想象置身于滚筒洗衣机中的感觉)。

　　理论上来说，只要旋转得够快，一个10米直径的版本就能产生人工重力，但坎普认为，宇航员若置身于其中，可能会面临严重的耳水平衡问题，导致头晕目眩等问题。

　　而30米直径的模型就可形成一个相当于地球重力60%的环境——人类在这个重力环境下可安全待上两年，每分钟旋转5.98周——能产生人工重力同时又不会让宇航员不适。

　　因此，在坎普看来，USS“太空蘑菇”计划的第一步就是要建立30米直径的原型，建造成本在35亿到70亿英镑之间，将在未来10年建造，历时12~18个月。这个原型可容纳至少30人，坎普认为它也将是近地小行星采矿的好帮手。

　　白日梦？

　　专家：逗留太空需要它

　　目前，“太空蘑菇”尚未开始真正的建造或者测试工作。换句话说，“太空蘑菇”仍旧是一个白日梦。

　　但太空移民专家、美国宇航局埃姆斯研究中心的签约科学家阿尔·格罗布斯认为，“太空蘑菇”是一个非常有发展前景的想法，人工重力是长时间在太空逗留所必需的。他说：“通过旋转产生人工重力，即使不能抵消微重力导致的全部负作用，也能抵消其中的大部分。”

　　在格罗布斯看来，如果真的要在太空中居住——要在太空中养育孩子——建造这样的空间站是必需的。

　　他说：“目前并没有有关微重力环境如何影响幼童的数据，但我们可以大胆假设，由于肌肉和骨骼的生长受到微重力的影响，他们的身体将会非常脆弱。因此，为了在太空中定居，我们毫无疑问地需要建造一个通过旋转产生人工重力的空间站，至少要为最初的几代太空移民提供1G重力。”

　　“太空蘑菇”这样的空间站是否就是真正的解决方案，现在还是一个未知数。此前，科学家也曾提出多个建造旋转空间站的提议，其中包括美国宇航局的“鹦鹉螺X”，但都未有付诸实施。“太空蘑菇”以及其他任何概念空间站是否将在未来建造，让我们拭目以待。

　　时机

　　国际空间站9年后退役

　　虽然尚未开始建造，但“太空蘑菇”计划还有个不错的时机——国际空间站将于2024年退役。

　　国际空间站始建于1998年，是以美国和俄罗斯为主，16个国家联合参与的国际项目，总投资超过1000亿美元，主要用于对地观测、天文观测、人体生命研究等科研活动。自2000年首批宇航员进驻以来，国际空间站从未被空置。

　　今年2月，俄罗斯联邦航天署发表声明，将在2024年前持续为国际空间站提供支持，但在2024年后，俄属的一个多功能实验室、一个节点仓和一个科学能源仓等三大重要组件将脱离国际空间站，以此为基础自立门户，修建新的空间站，并于2030年前后派宇航员登月。(王裳 阿景)

原标题：未来空间站是朵会转的大蘑菇