伊隆·马斯克成功回收猎鹰9号火箭，BEAM充气式太空舱与国际空间站对接圆满成功

出品：科普中国

制作人：中国科学院国家天文台刘伯阳

出品单位：中国科学院计算机网络信息中心

一周前，现实生活中的“钢铁侠”埃隆·马斯克奋力拼搏，终于在第22次发射时成功从海上平台回收了“猎鹰9号”（9）运载火箭。事实上，稳稳地站在驳船上的火箭只讲述了故事的前半部分；昨天，“猎鹰9号”送入近地轨道的BEAM充气太空舱与国际空间站成功对接，最终宣告本次发射任务取得圆满成功。

图1 猎鹰9号运载火箭在运送BEAM太空舱后返回地球。

无独有偶，以“可回收、可重复使用”着称的猎鹰9号火箭，寄托了人类将近地轨道往返成本降低100倍的雄心，而此次送入太空的充气太空舱也是一颗种子以更快的速度、更高的效率和更经济的方式建设未来廉价太空世界的参与者。

历史上，为了应对高真空、强辐射的太空环境以及难以捉摸的流星体撞击的威胁，航天器一直走着愚蠢而繁琐的路线。传统的化学火箭造价昂贵，单位质量的发射成本比黄金的价格还贵。宇航员在太空中只能享受到只能容纳他们的狭小空间。

BEAM太空舱则不同：BEAM太空舱采用合成纤维、液晶聚合物、陶瓷纤维等新材料制成，发射时重量仅为1.4吨，体积仅为3.6立方米。它在几小时甚至几分钟内“长大”四次以上，形成一个长4.01米、直径3.23米、体积16立方米的大罐。

可见，就“可用体积/发射质量”这个衡量太空舱“性价比”的参数而言，充气式BEAM太空舱确实是一个又好又实惠的选择。

图2 BEAM太空舱安装到国际空间站后的示意图

BEAM太空舱由位于赌场之城拉斯维加斯的美国私人航天公司毕格罗宇航公司（ ）设计和制造，以酒店和房地产大亨毕格罗（）的名字命名，这并不是他们发射的第一个充气太空舱。舱。早在2006年和2007年，毕格罗就发射了 1和2（I/II）太空舱作为原型舱进行测试。这两个太空舱比BEAM小，体积为11.3立方米。

图3 太空冒险家、大亨毕格罗左手拿着BEAM太空舱模型

BEAM 显然不是他们要发射的最后一个太空舱：毕格罗的下一个雄心勃勃的项目是代号 BA330 的充气太空舱，计划于 2020 年左右发射。它将重 20 吨，充气后体积达到夸张的 330 立方米。与美国在国际空间站上最早、最重要的科学实验舱——命运实验舱（ ）相比，BA330的“体积质量比”将增加一倍以上。与国际空间站对接后，整个国际空间站内部体积将增大30%，可为多达6名宇航员提供生命保障——堪称改善生活的“奇葩”车站工作人员的条件。

图4 BA330内部结构示意图

据称，BA330采用了类似BEAM的非金属舱壁设计，避免了铝材料容易与高能质子碰撞产生大量有害辐射的情况。其在太空中防止高能辐射的能力将相当于国际空间站；它将由多达30层陶瓷纤维堆叠而成，其余层厚达0.45米，在防止空间碎片撞击方面比国际空间站更好。即使不幸被高速太空垃圾击穿泄漏，也不会随便爆炸。这使得 BA330 的设计寿命长达 20 年。不仅如此，拥有独立电源的BA330可以自给自足，还可以与在轨的多个其他模块对接，形成准“空间站”。

图5 毕格罗宇航公司厂房内设有由BA330太空舱串联组成的空间站原型。

如此豪华的配置不仅可以用来接待游客：毕格罗的主要目标客户是“主权客户”——许多发展中国家不具备独立发展航天工程的能力，但面对太空科学的曙光，即使是小国技术和应用大放异彩的未来，中等国家也不愿置身事外。毕格罗声称，只要需要2300万美元，主权客户派出的宇航员就可以在毕格罗空间站停留30天，进行所需的空间科学实验，其中包括学费。与俄罗斯对富人太空旅行的要价（国际空间站每周 4000 万美元）相比，这要划算得多。

一旦猎鹰9号、蓝色起源等可回收运载火箭和龙飞船、BA330等廉价航天器试验成熟，将大幅降低中小国家、企业和个人进入太空的门槛。事实上，近年来，随着商业航天发射市场的发展以及一发多星技术的成熟，小卫星市场快速增长，诞生了一大批廉价的航天应用项目，让我们不用亲自去太空就能享受航天的乐趣。技术发展的成果。

图6 国际小卫星市场增长趋势

例如，一家曾经在TED舞台上引起轰动的公司利用28颗仅重5公斤的名为“鸽子”的微型卫星组成了环绕地球的小型卫星星座，实现对地球上每个地点的“每日更新”成像，分辨率高达米。这种准实时地面成像为农业生产、城市建设、灾害防治等诸多领域的机构和个人提供了有价值的信息——事实上类似的小卫星群地球监测项目还有很多。国内一些民营航天企业也不甘落后：笔者正在参与一个民营小型太空望远镜项目的筹备和规划。

图7 通过国际空间站释放的微型卫星“鸽子”进入轨道的场景

去年《火星救援》上映时，作者写了一篇谦虚的文章《如何正确向国会要钱》，描述了NASA的载人火星计划如何因预算过高而屡遭官员拒绝。事实上，多年来NASA和该领域的专家从未放弃规划未来载人行星探索的努力。除了提出先登陆火卫一以降低风险和成本外，随着火星表面液态水的发现，也有利用火星地面资源来减轻后勤压力的想法。

今天的科技新闻比昨天的科幻小说更好。随着航天技术的快速进步和廉价的人类太空活动的出现，也许我们最终会突破奥尔德林（巴兹）抱怨的“承诺火星，回报”的时代？预计在不远的将来，在近地轨道体验“重力”可能会变得司空见惯。二十或三十年后，在阿什达里亚平原独自行走火星并非不可能；即便“星空摄影”之帆能够在本世纪内驶向南门尔，我们也可以期待2154年潘多拉星球上纳米比亚人的转变[注]。

好吧，我的意思是，如果地球最初没有变成这样的话……

图8 电影《机器人总动员》剧照，2805年地球轨道被太空垃圾阻挡

【注】这句话指的是：电影《地心引力》；电影《火星救援》；霍金倡导的“突破摄星”计划；和电影《阿凡达》。