“氣球”空間站干不成了嗎？

文/ 易初

▲ 4 個B330 能組成一個超大型空間站

3 月23 日，著名的美國民營商業航天企業之一比格羅航天公司宣布，所有員工立刻下崗回家。在這家公司在聲明中指出，之所以讓所有員工都離開公司，是因為新冠肺炎疫情對該州的公共安全造成了嚴重影響，為了防止疫情在公司流行，決定讓在崗的700 名工人全部回家。

實際上疫情只不過是借口而已，比格羅航天公司之所以做出這種自殺式的行動，主要是因為沒有得到美國宇航局商業化空間站的合同。

比格羅的產品

眾所周知，比格羅航天公司最主要的產品是獨具特色的充氣式空間站。應該說，充氣式空間站和現有的硬殼式空間站相比具有極大的優越性。空間站本身在發射之前可以折疊壓縮成很小的體積，進入太空之后通過充入空氣可以大幅度膨脹起來。這樣，所發射的空間站大小就不會再受到火箭整流罩尺寸的限制。

比格羅航天公司先后發射了三個充氣式空間站艙段作為驗證樣機，其中一個艙段目前還連接在國際空間站上，供航天員們實施空間科學實驗和存放物品之用，表現一直相當不錯。

按照比格羅航天公司和美國宇航局簽署的協議，該公司還要發展一種內部容積達到3000 立方米的超大型空間站艙段BEAM。如果把這樣的兩個艙段連接在一起，就能為相當多的航天員提供工作生活和從事科學研究的場所。

這樣優秀的設計為什么干不下去了呢？

給錢不夠

這個問題還是美國宇航局自己導致的。故事要從國際空間站的未來講起。根據美國前總統奧巴馬的航天政策，美國政府對國際空間站的財政支持將延續到2024 年，2024 年之后的財政撥款再議。

▲ 比格羅本人以及公司團隊

▲ 比格羅航天公司的生產車間

特朗普接任美國總統之后，雖然否定了奧巴馬的絕大多數施政綱領，但是對于國際空間站的政策沒有發生實質性的變化，也就是說國際空間站到2024 年以后，很可能再也得不到美國政府的撥款。但是把這樣一個凝聚著無數人心血和智慧的空間基礎設施直接放棄，實在是太可惜了。而且國際空間站是美國人領導的航天國際合作的重要標志，美國各界無論是從情感上還是從利益上都不會接受它就這樣輕易地被廢棄，然后扔進大氣層里燒毀。因此美國宇航局提出了國際空間站商業化的想法，鼓勵私營企業開發艙段與國際空間站對接，然后逐步把整個國際空間站都轉向商業運行。

▲ 發射前壓縮成一個小體積的BEAM

經過多輪競爭，進入最后競標階段的有兩家企業，一家是比格羅航天公司，另一家是一家叫做公理航天的企業。公理航天公司的創始人曾經是美國宇航局的工程師，退休之后自己創辦了這家企業，和世界諸多知名航天企業合作研制一種傳統概念上的硬殼式空間站艙。公理航天公司的研制進度遠遠不如比格羅航天公司。迄今為止，前者還沒有發射過任何一個艙段，但是在2020 年1月28 日的競標當中，公理航天公司卻是唯一的勝利者。這其中的原因是什么呢？難道有什么幕后黑手的操縱嗎？

實際上比格羅航天公司根本就沒有投標。根據比格羅航天公司的聲明，美國宇航局為第一階段商業空間站艙段競標的金額只有5.61 億美元。熟悉航天的人們都會計算出這個數字的不合理性：美國宇航局向俄羅斯訂購載人飛行服務，一張往返票就要8000 萬美元。很顯然美國宇航局這是希望有關企業自籌資金來支撐主要研發活動，嚴格來說這屬于資助而不是采購。美國宇航局的邏輯是，國際空間站遲早也要轉入商業化運行，那么美國宇航局向有關承包商提供一個對接國際空間站的機會，向他們開放有關的技術標準，已經是最大的支持了。既然是商業航天，主要的錢應該到商業市場上去籌集嘛。

但是在所謂的商業航天載人活動起步時，美國宇航局卻向太空探索技術公司支付了一大筆錢來研制獵鷹9 號火箭和“龍”飛船。埃隆·馬斯克每次向國際空間站發射貨運飛船，都可以得到1.33 億美元的報酬，現在美國宇航局為了研制空間站的完整艙段，竟然只肯支付5.61 億美元，的確是太不公平了。比格羅是個生意人，面對如此不公平的條款，他寧可不去投標，也不愿意做賠本生意。

從科學技術的角度來說，充氣式空間站的確是一個相當好的發展方向，至少到目前為止，人類還沒有發明出其他的手段，能夠從地球上把一個直徑如此之大、容積如此之寬裕的空間站艙段發射到宇宙中去。使用面積這么大的空間站是相當多宇航科研機構和航天員非常憧憬的。假如比格羅真的退出這個市場，放棄了充氣式空間站的想法，美國宇航局一定會受到很多航天專業人士的嚴厲指責。

然而美國宇航局怎么可能不清楚其中的道理。它之所以只拿出這么一點錢來發出一個如此不公平的競標條件，恐怕和囊中羞澀有直接的關系。按照美國當前的航天政策，宇航局的主要任務就是2024 年重返月球，主要資金和主要資源都會投向這個目標。國際空間站雖然沒有被徹底放棄，但已經是一個邊緣化的目標了，美國宇航局顯然不會有太充足的資源可以支撐它的運行。那么所有瞄準國際空間站的商業航天企業，都要面臨美國宇航局采購力下降的嚴峻局面，而且這個問題看來沒有緩解的可能性。之所以做出這樣的判斷，是因為新冠肺炎疫情在美國的泛濫，已經嚴重影響了航天科研和發射活動，美國宇航局本身也難逃厄運。本來2024 年這個時間節點就很緊張了，又遇到這樣的大事件，美國宇航局能做的也就是保證駐站航天員的安全而已。至于“比格羅”那個還沒造出來的超大空間站艙段，只能往后排了。

▲ B330 艙的對接口

▲ B330 艙的內部結構

“公理航天”為什么

公理航天公司為什么能夠接受5.61 億美元的合同？不排除兩種可能性：第一，在諸多國際宇航巨頭的支撐下，這家公司并不擔心自籌資金的來源；第二，這家公司的創始人熟悉美國宇航局的運行文化，先把合同拿下來，再把它做成一個大到不能倒的項目，逼著美國宇航局拿出真金白銀來支持自己，也就是所謂的“釣魚工程”。按現在的計劃，公理航天公司空間站的艙段將在2024 年首次發射，在這4 年當中很可能會發生意想不到的變數。

“公理航天”在2018 年的時候，就展出了自己設想的空間站居住艙。這種艙段內部用隔斷隔成一個個小房間，還用燈帶裝飾起來，完全是小旅

▲ B330 艙容積巨大

館的做派。

艙段上天后，將對接在和諧艙前方，投入使用。“公理航天”還計劃在這個艙段上再對接兩個艙段，然后就能接納自費航天員入住了。

此后，“公理航天”還將不斷增加艙段數量。這樣，當國際空間站正式退役后，公理空間站就具備了一定規模，成為一個全功能商業空間站，可以接納航天員、太空游客、研究者等等。

公理商業空間站的收費是8 天5500 萬美元。這筆錢還包括在地球上的15個星期訓練費用。在運行期間，“公理航天”必須保持至少一人在軌，照料各種設備和試驗。站內會為航天員提供高速局域網、視頻顯示器、拍照窗口和全透明觀景臺。“公理航天”號稱，這將是迄今為止最大的玻璃觀測平臺。

▲ B330 的技術會不會被馬斯克買去呢？

比格羅還能卷土重來嗎

在比格羅宣布退出競標的第二天，記者就采訪了他。比格羅一度表示，自己對美國宇航局和國際空間站計劃還是感興趣的，并不會就此放棄。這樣的立場也可以理解，畢竟比格羅作為學渣逆襲的典范，是因為對航天事業有感情，才把大量資金投入充氣式空間站的。美國宇航局一時的資金困難，不會讓他徹底放棄理想。何況，他的產品在全世界都是獨一無二的，無論其他國家航天局還是太空探索技術公司這樣的商業航天企業，都沒有研制充氣式空間站的。這種設施一旦投入使用，就可以向全世界的科研機構出售太空旅館服務。比格羅從來也不擔心會不會招攬到足夠的房客，因為全世界打算在太空開展科學研究、并且有足夠經費的機構很多，打算上天旅游的富翁也很多，國際空間站根本滿足不了這么多人的需求。比格羅的大型充氣式太空艙對他們來說簡直就是福音。只要美國宇航局肯為他站臺，其他有需求的航天科研單位就吃到了定心丸，還不蜂擁而來搶購他的旅館房間？

▲ B330 和載人龍、星際航線飛船對接的想象圖

▲ BEAM 連接在國際空間站上的場景

▲ BEAM 壓縮體準備裝進龍飛船

然而人算不如天算。就在比格羅表態后沒多久，新冠疫情忽然在美國大爆發，沉重打擊了這個從事廉價旅館業的大亨。比格羅名下主要產業就是“預算套餐”連鎖旅館，主要是為長期出差人士開設的。“預算套餐”在亞利桑那州有3 所旅館，在內華達州有5 所旅館，在得克薩斯州有11 所旅館。如果是在平常，這19 所旅館能為比格羅帶來相當不錯的收入，支撐航天科研活動的投入。然而疫情導致的全美旅行禁令，讓整個旅館業都陷入了危機。雖說美國人的封城并不是太嚴格，但多數人也不過是在自家附近活動，長途跋涉住旅館的人數發生了斷崖式下跌。疫情還導致了金融市場動蕩，旅館業要是想融資渡過難關，難度也比平時大得多。在這種情況下，比格羅哪怕再熱愛航天，也難為無米之炊。關閉公司、遣散員工，也是無奈的選擇。

我們還要看到另外一種可能性。充氣式空間站本身的技術價值并沒有縮水，它可能是比格羅手中最值錢的一部分資產了，如果自己經營不下去，就賣了換錢，這對比格羅來說未必不是一個好的選擇。誰肯出手購買，成交價會是多少，是值得我們繼續觀察的事情。

比格羅的充氣式太空艙

2016 年4 月8 日，比 格 羅 航天公司的充氣式太空艙“比格羅可擴展行為艙”（BEAM）由太空探索技術公司的 “獵鷹9”號火箭成功發射升空，目前還對接在國際空間站上。

BEAM 主要是作為正式型號B330 的演示驗證樣機，它的尺寸比B330 小得多。由于尺寸小，BEAM的艙內沒有分隔空間，只是給國際空間站的航天員提供了一個筒裝的空間用于試驗測試。

“充氣式住艙”最大特點，當然是充氣式的外殼。它的構成相當復雜，不但要起到密封和維持氣壓的作用，還要保溫、防輻射、防太空垃圾的撞擊。因此，它的外殼可以分為如下層次：

1.襯里層；2.氣密層；3.結構支撐層；4.微流星和太空垃圾防護層；5.保溫和原子氧防護層。另外還有展開系統、靜電放電系統、輻射防護系統等。

襯里層的主要目的是保護氣密層不受艙內活動的破壞。氣密層是最重要的層次之一，在展開時需要保證它與襯里層、結構支撐層之間的良好轉位，避免折疊、撕裂等現象。氣密層之外就是結構支撐層，是整個充氣結構的受力主體，載荷相當大。因此，結構支撐層用高強度的芳綸材料制成。

微流星和太空垃圾防護層可能是充氣式結構中難度最大的一項，選用了美國3M 公司的Nextel 陶瓷纖維織物，多層Nextel之間用聚亞安酯泡沫隔開，并以芳綸織物加強。在發射時，聚亞安酯泡沫抽真空壓縮，入軌后自行膨脹開，形成間隔防護效果。保溫層則主要用反射膜構成。

上述各層材料結合在一起構成了外殼，展開后的厚度達到約30 厘米。艙內可以保持一個標準大氣壓的壓力，這樣的壓力不但可以把殼體撐開，還能供航天員舒適地生活。

充氣式結構的最大好處是能降低發射質量。按照比格羅公司的說法，其研制中的B330 艙內部容積330 立方米，發射質量20 噸。而現役的國際空間站“命運”艙容積160 立方米，發射質量卻達到15噸之多。