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电视剧黄金地带硬件准备就绪 马斯克星际飞船升级重点转向提高人类生存能力

时间:2019-10-07 07:46来源: 作者:admin 点击: 7 次
[摘要]SpaceX已经有了些生命支持系统方面的经验,其新的载人飞船名为CrewDragon,旨在将宇航员送往国际空间站。然而,为短距离的轨道旅行提供生命支持与在太空中维持人们数周或数月生命所需的生命支持有很大的不同。SpaceX的星际飞船原型腾讯科技讯10月5日消息,据外媒报道,美国太空探索技术公

[摘要]SpaceX已经有了些生命支持系统方面的经验,电视剧黄金地带其新的载人飞船名为Crew Dragon,旨在将宇航员送往国际空间站。然而,为短距离的轨道旅行提供生命支持与在太空中维持人们数周或数月生命所需的生命支持有很大的不同。

SpaceX的星际飞船原型

腾讯科技讯 10月5日消息,据外媒报道,美国太空探索技术公司SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)现在已经就星际飞船(Starship)及其运载火箭做了四次介绍,但所有这些更新都集中在硬件外部规格上。马斯克几乎没有提及在星际飞船上保持人类生存和健康所需的技术。但是如果这种飞船在不久的将来用于将人们送往月球和火星等太空目的地,就需要相对较快地开发这类维生技术。

对于任何飞船和火箭来说,马斯克提议设计的星际飞船规格绝对令人印象深刻。据推测,星际飞船将超过50米高,直径为9米。在美国德克萨斯州博卡奇卡的最新介绍中,马斯克声称,最终版本的飞船和火箭将能够发射150吨有效载荷到地球轨道上,与载人登月的土星五号火箭(Saturn V)的能力相媲美。这意味着,在投入使用时,星际飞船将会成为世界上最强大的飞船加火箭组合。

但如果SpaceX想让人们长时间地生活在星际飞船上,事情就会变得复杂得多。生命支持系统增加了飞船的重量和复杂性。宇航员需要锻炼和睡觉的地方,呼吸空气的地方,喝水的地方。如果星际飞船计划帮助启动马斯克多次提出的月球基地,那么月球上较高的辐射环境将需要更先进的屏蔽形式。

当将宇航员送往马斯克梦想的目的地火星时,所有这些问题都将变得更加突出。由于距离遥远,英国达人秀第六季宇航员将无法在数年内获得补给,而且他们与地球的通信将会出现延迟。辐射将变得更加严重,目前尚不清楚这将如何影响人体。与NASA合作的Translational Research Institute for Space Health主任多利特·多诺威尔(Dorit Donoviel)称:“认为我们可以在未来十年内把人送上火星的想法是非常天真的。现实地说,我们至少需要10年或更长时间才能让宇航员在太空旅行中感到舒适。”

马斯克之前在他的星际飞船演讲中谈到了生命支持和人类健康问题,但只是一带而过。在最近的一次演讲中,这位SpaceX首席执行官两次被问及星际飞船将使用什么样的生命支持系统。马斯克表示:“相对于航天器本身,我认为做到这一点并不是非常困难。生命维持系统非常简单。”

维生系统复杂性

生命支持系统包含了人类从地球上生存所需的所有基本东西。美国宇航局国际空间站生命支持系统的副主管约翰·盖普(John Cover)说:“任何能让宇航员存活和运转并保持环境安全的东西都是真正的生命支持系统。”最基本的需要是大气。生命维持系统必须为人们提供合适的气体混合物以供呼吸,并在二氧化碳积累到危险数量之前将其从空气中去除。必须保持适当的温度和大气压。宇航员将需要饮用水,以及适当地废水处理方案。

SpaceX已经有了些生命支持系统方面的经验,其新的载人飞船名为Crew Dragon,旨在将宇航员送往国际空间站。然而,为短距离的轨道旅行提供生命支持与在太空中维持人们数周或数月生命所需的生命支持有很大的不同。

首先,氧气和水都可以在轨道旅行中用有限的容器提供,刚好足够把人们送到他们的长期目的地。然而,在国际空间站上,人们每次在那里驻留几个月,“再生”系统已经到位,用于提供像氧气和水这样的东西,这意味着它们在一个闭环系统中被回收。尿液和汗液被循环利用,并重新变成饮用水,战地开花全集同时有些水在电解过程中被分解成氧和氢,这样人们就可以呼吸。

马斯克介绍星际飞船的升级细节

马斯克确实说过,星际飞船上的生命维持系统将是可“再生”的。但是生命支持系统往往是沉重而复杂的,甚至会改变飞船的操作方式。弄清楚如何在紧急情况下保证人们的安全也是关键。盖普指出:“一旦你开始谈论将宇航员送上飞船,你就需要开始谈论危险,以及这些危险是如何出现的。”他还称,如果出现问题,宇航员可能会受伤或死亡。因此,有相当多的工作必须到位。

马斯克声称,人们最早明年就可以乘坐星际飞船飞上太空,这意味着安装好生命支持系统应该是未来几个月的首要任务。这项技术现在已经存在,所以他们有可能按照雄心勃勃的时间表实施计划。但是SpaceX在再生生命支持系统方面没有太多的书面经验,载人龙飞船上的生命支持系统不是可再生的。即便如此,实际上还没有人类搭乘其新式飞行器飞行。

在月球表面生存

如果SpaceX希望在月球上建立永久基地,事情就会变得更加困难。首先,人们远离地球的时间越长,他们暴露在太空辐射和银河宇宙射线下的时间就越多。这些是来自太阳或银河系外遥远的高能粒子,可以穿透皮肤和其他材料,对生物组织造成损害。地球的大气层和磁场有助于保护我们免受大部分辐射,但在外层空间和月球上,这种保护就消失了。

由于阿波罗宇航员在月球上停留的时间如此很短,因此他们受到的辐射只有小幅增加。而生活在月球上将受到更高水平的辐射,如果太阳发生大规模的太阳耀斑,它可能会向月球发送大剂量的辐射。多诺威尔认为,NASA和研究人员怀疑,高强度的辐射可能会导致中枢神经系统受损,并影响大脑功能。但最终,我们尚不知道具体影响,因为我们已经很长时间没有把人送入深空。

多诺威尔指出:“我们对辐射一无所知,这真的是我所关心的问题。NASA处理大量辐射工作的方式已经得到了很多预测,他们试图阻止人们越过一定的界限。他们就是这么处理的。但我不知道这会不会奏效,我认为我们严重低估了辐射的影响。”

在现实中,将需要某种辐射屏蔽,而星际飞船的不锈钢外壳可能不足以长时间保护宇航员。专家建议在月球栖息地内衬上水或冰来减少这些粒子的影响,但宇宙射线中的某些元素(被称为重离子)甚至可能能够穿透它们。也许最好的选择是创造被月球泥土覆盖的栖息地,但这将需要大量的挖掘和施工设备。马斯克在他最新的演示中暗示,SpaceX可能也会这么做。但如果是这样的话,在建立任何月球城市之前,需要提前很长时间做准备。

在星际飞船的帮助下开建月球基地的艺术渲染图

美国中佛罗里达大学的行星物理学家菲尔·梅茨格(Phil Metzger)解释称:“你必须提出所有这些非常基本的建筑问题。在你提出了基本问题之后,你会说:‘好的,这些技术已经成熟了。我们可以开始建造飞行硬件,而其他技术还不是很成熟。’”

如果这个月球基地需要自力更生,采矿设备也将变得至关重要。对月球的再补给任务将比那些在地球轨道上向国际空间站运送补给困难得多,因为月球的中转时间只有几天。而月球基地的宇航员将需要依赖他们周围的资源,例如建筑用的泥土和可能用于饮用并转化为燃料的水冰。开采这些资源的所有设备都可以由星际飞船带到月球,但是现在还不清楚他们会是什么样子,因为之前没有人在月球上真正操作过这样的设备。

梅茨格表示:“在地球上,建立矿井可能需要20年,但那是在地球上。而当你谈论在月球上建立矿山时,难度更大,尤其是因为我们对那里的资源了解较少,而且我们在那种环境下进行采矿操作的经验几乎为零。”

悬而未决的问题

还有许多其他问题需要解决。首先,专家们不知道人类是否能够在月球的低重力环境中生存和保持健康。我们的骨骼和肌肉已经习惯了地球的重力,但这些组织在月球上的退化速度可能会更快,因为月球的重力只有地球的六分之一。运动可以缓解这种情况,但研究人员最终不知道这是否足够,或者需要什么样的新设备支持。

还有就是人们需要考虑的最基本的舒适感。发射期间的照明和椅子角度等设计可能会影响人们的感受和行为。马斯克曾说过要把100人送上星际飞船,每个人都有大约10立方米的生活空间。他称:“尤其是在零重力的情况下,这实际上是相当大的空间。”

但从总体上看,这可能还不够,长时间的太空旅行会对人们的精神状态产生负面影响。多诺威尔说:“行为方面是个主要问题,你不能总是预测人们在远离地球而没有直接交流的情况下会有什么反应。”

这些问题也只是冰山一角。仅仅为了建立一个月球基地,就需要解决更多的问题,更不用说无限期地把人送上火星了。最终,一旦星际飞船开发完成,SpaceX可以选择解决这些问题,但当人们真正飞向月球或在星际飞船上时,这将会持续很长时间。多诺威尔称:“我们试图让商业航天公司开发让人类在太空旅行时感觉更舒适的技术,但他们还没有做到,他们仍在努力解决如何把他们带到太空目的地的大问题。”

马斯克说,目前只有5%的SpaceX资源被用于开发星际飞船,这也许可以解释为何运载火箭是唯一焦点的原因。不过,在某种程度上,人类面临的生存和保持健康问题将需要得到尽快解决。(腾讯科技审校/金鹿)

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