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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

2019-11-23 12:28:02 作者:匿名 阅读量:4635

来源:腾讯科技

据国外媒体报道,美国太空探索技术公司spacex首席执行官埃隆·埃隆·马斯克(Elon elon musk)现已对星际飞船及其运载火箭进行了四次介绍,但所有这些更新都集中在外部硬件规格上。马斯克很少提到在飞船上维持人类生存和健康所需的技术。然而,如果要在不久的将来用这种航天器将人送到月球和火星等太空目的地,就必须相对快速地开发这种生存技术。

对于任何飞船或火箭来说,马斯克提出的星际飞船规格设计绝对令人印象深刻。据估计,这艘星舰的高度将超过50米,直径将超过9米。马斯克在最近对得克萨斯州博卡奇卡的介绍中称,宇宙飞船和火箭的最终版本将能够向地球轨道发射150吨有效载荷,相当于载人登月的土星五号。这意味着一旦投入使用,星际飞船将成为世界上最强大的航天器和火箭的组合。

但是如果spacex希望人们在星际飞船上生活很长时间,事情会变得复杂得多。生命支持系统增加了航天器的重量和复杂性。宇航员需要锻炼和睡眠的地方,呼吸空气的地方和喝水的地方。如果星际飞船计划多次帮助发射马斯克提出的月球基地,那么月球上更高的辐射环境将需要更先进的屏蔽形式。

当宇航员被送往马斯克梦想的目的地火星时,所有这些问题将变得更加突出。由于距离遥远,宇航员将无法在几年内获得补给,他们与地球的通讯将会延迟。辐射会变得更加严重,目前还不清楚这将如何影响人体。美国宇航局空间健康转化研究所主任多丽特·多诺维尔(Dorit donoviel)表示:“我们可以在未来10年内将人送上火星的想法非常天真。事实上,让宇航员在太空旅行中感到舒适至少需要10年或更长时间。”

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,但只是简短的。在最近的一次演讲中,spacex公司的首席执行官被问及航天器将使用哪种生命支持系统两次。马斯克说:“与飞船本身相比,我认为这样做并不难。生命支持系统非常简单。”

生命支持系统包含了人类在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副主任约翰·盖(John cover)说:“任何能让宇航员存活和运行并保持环境安全的东西都是真正的生命支持系统。”最基本的需求是大气。生命支持系统必须为人们提供合适的气体混合物,用于呼吸,并在二氧化碳累积到危险程度之前将其从空气中去除。必须保持适当的温度和大气压力。宇航员将需要饮用水和适当的废水处理项目。

Spacex已经在生命支持系统方面有了一些经验,它的新载人飞船“龙族”号旨在将宇航员送上国际空间站。然而,为短程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大相径庭。

首先,在铁路旅行中,氧气和水可以用有限的容器供应,只够运送人们到他们的长期目的地。然而,在国际空间站上,人们一次要在那里呆几个月,“再生”系统已经到位,可以提供氧气和水等物质,这意味着它们可以在闭环系统中循环利用。尿液和汗液被回收并转化为饮用水,而一些水在电解过程中被分解成氧气和氢气,这样人们就可以呼吸了。

马斯克介绍了星际飞船的升级细节

马斯克确实说过星际飞船上的生命支持系统是“可再生的”然而,生命支持系统往往又重又复杂,甚至会改变航天器的运行模式。这也是找出如何在紧急情况下确保人们安全的关键。盖普指出:“一旦你开始谈论将宇航员送上宇宙飞船,你就需要开始谈论危险以及它们是如何产生的。”他还说,如果有问题,宇航员可能受伤或死亡。因此,必须做大量的工作。

马斯克声称,人们最早可以在明年乘坐星际飞船飞入太空,这意味着安装生命支持系统应该是未来几个月的第一项任务。这项技术已经存在,所以他们可能会根据一个雄心勃勃的时间表来实施这项计划。然而,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是不可再生的。即便如此,实际上还没有人驾驶过它的新飞机。

如果spacex想要在月球上建立永久基地,事情会变得更加困难。首先,人们离地球越远,暴露于空间辐射和银河宇宙射线的时间就越长。这些是来自太阳或银河系以外的高能粒子,可以穿透皮肤和其他物质,对生物组织造成损害。地球的大气和磁场有助于保护我们免受大部分辐射,但是在外太空和月球上,这种保护消失了。

因为阿波罗宇航员在月球上停留的时间如此之短,他们暴露在辐射下的时间仅略有增加。然而,生活在月球上会受到更高水平的辐射。如果太阳产生大规模的太阳耀斑,它可能会向月球发射大剂量的辐射。多诺万认为美国宇航局和研究人员怀疑高强度辐射可能会对中枢神经系统造成损害并影响大脑功能。但最终,我们仍然不知道具体的影响,因为我们已经很长时间没有把人送入深空了。

多诺万指出:“我们对辐射一无所知。这真的是我关心的问题。许多关于美国宇航局处理大量辐射工作的预测已经做出,他们试图阻止人们越过某些界限。他们就是这样处理的。但是我不知道它是否会起作用。我认为我们严重低估了辐射的影响。”

实际上,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期保护宇航员。专家建议在月球栖息地内衬水或冰,以减少这些粒子的影响,但是宇宙射线中的一些元素(称为重离子)甚至可以穿透它们。也许最好的选择是创造一个覆盖月球土壤的栖息地,但这需要大量的挖掘和建筑设备。马斯克在最近的演示中暗示spacex可能也会这么做。然而,如果是这样的话,在任何月亮城建立之前都需要很长时间来准备。

借助星际飞船建造月球基地的艺术表现。

佛罗里达中部大学的行星物理学家菲尔·梅兹格解释道:“你必须问所有这些非常基本的建筑问题。问完基本问题后,你会说:‘好吧,这些技术已经成熟了。我们可以开始制造飞行硬件,但是其他技术还不太成熟。" "

如果月球基地需要自力更生,采矿设备也将变得至关重要。对月球的补给任务将比那些向地球轨道上的国际空间站运送补给要困难得多,因为月球的运输时间只有几天。月球基地的宇航员将需要依靠他们周围的资源,例如建筑用的泥浆和可用于饮用并转化为燃料的水冰。开发这些资源的所有设备都可以由星际飞船带到月球上,但是还不清楚它们会是什么样子,因为以前没有人在月球上实际操作过这样的设备。

梅克尔说:“在地球上,可能需要20年来建造一座矿山,但那是在地球上。当你谈到在月球上建矿时,这就更困难了,尤其是因为我们对那里的资源知之甚少,而且我们在那种环境下采矿的经验几乎为零。”

还有许多其他问题需要解决。首先,专家们不知道人类能否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,但是月球上这些组织的退化可能会更快,因为月球的重力只有地球的六分之一。锻炼可以缓解这种情况,但是研究人员不知道这是否足够,或者需要什么新设备来支持。

还有人们需要考虑的最基本的舒适。发射期间的照明和椅子角度设计可能会影响人们的感受和行为。马斯克曾经说过,他会派100个人去星际飞船,每个飞船都有大约10立方米的生存空间。他说:“尤其是在零重力的情况下,这实际上是一个相当大的空间。”

但总的来说,这可能还不够。长期太空旅行将对人们的精神状态产生负面影响。多诺万说:“行为是一个主要问题。如果没有直接的交流,你不可能总是预测人们离开地球时会有什么反应。”

这些问题只是冰山一角。为了单独建立月球基地,需要解决更多的问题,更不用说无限期地把人送到火星了。最后,一旦星际飞船的开发完成,spacex可以选择解决这些问题,但是当人们真正飞往月球或星际飞船时,这将持续很长时间。多诺万说:“我们正试图让商业太空公司开发能让人们在太空旅行时感觉更舒适的技术,但他们还没有这样做。他们仍在努力解决如何带他们去太空目的地的大问题。”

马斯克说,目前只有5%的spacex资源用于开发星际飞船,这可能解释了为什么运载火箭是唯一的焦点。然而,在某种程度上,人类面临的生存和健康问题需要尽快得到解决。

来源:腾讯科技

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