用于月球露营的充气帐篷

用于月球露营的充气帐篷

滞留时间一直是月球上的一大难题。阿波罗计划于 1969 年至 1972 年间将十几名宇航员送上月球,但他们在月球表面实际行走的时间总计仅为三天六小时。这是因为他们无法离开月球着陆器及其生命支持系统。为了帮助未来的登月宇航员延长停留时间和活动范围,并充分利用探索时间,麻省理工学院的航天工程师们设计了轻便、可打包、可充气的居住舱。

这种移动式过夜栖息地专为简易月球车而设计,由一个可容纳两人的充气舱、一个防止太阳光线炙烤探险者的反光罩、探测车上的生命支持系统(可提供氧气、水和食物,维持栖息地的温度,清除二氧化碳,并去除多余湿气)以及一个灵活的可展开太阳能电池阵列(为庇护所提供电力并为探测车的电池充电)组成。麻省理工学院的工程师塞缪尔·施莱纳 (Samuel Schreiner) 表示,整个系统打包后,占用的空间大约是普通冰箱的一半。

展开状态下操作系统的剖面图。充气式居住舱 (1) 为两名宇航员提供过夜庇护所,而探测车上的环境控制和生命支持系统 (2) 则维持居住舱的内部环境。隔热罩 (3) 可减轻太阳辐射,太阳能电池阵列 (4) 则提供电力。Schreiner、Setterfield 等人。

宇航员将使用充气管搭建庇护所,充气管由与火星探路者号和火星探测车着陆袋中使用的相同硅胶涂层织物制成。这些加压管将作为支撑肋,使栖息地呈药丸状,并提供约 425 立方英尺的可居住空间。一旦宇航员进入舱室并关闭气闸,火星车上的生命支持系统将启动并通过脐带电缆向栖息地充满氧气。

月球尘埃会​​聚集在宇航员的宇航服上,这会带来问题。这些尘埃带静电,会粘在所有东西上,就像摩擦气球会吸附棉绒一样。它们也很危险,每一粒尘埃都像玻璃碎片一样。“在阿波罗 17 号上,哈里森·施密特报告说,他感到鼻塞,并抱怨吸入月球尘埃后出现花粉症症状,”施莱纳说。“月球尘埃还会引起皮肤和眼睛的刺激和腐蚀,吸入后可能会导致下呼吸道问题。”因此,施莱纳和他的同事在舱内创建了一个灵活的隔板,可以移动,以隔离宇航员睡觉时脱下宇航服的区域。他还认为,宇航员可以使用磁棒去除灰尘,并使用空气过滤器保持居住舱的透气性。“这仍然是 NASA 正在研究的一个开放研究领域,”他说,但不是他的项目的一部分。

拟建的居住舱比工程师们此前设想的任何居住舱都要紧凑,非常适合未来的任务。以古德伊尔设计的 20 世纪 60 年代月球停留时间延长舱为例。该舱可容纳两名宇航员停留 8 天,重 1,276 磅,几乎与一辆小型汽车相当。相比之下,麻省理工学院的居住舱仅可容纳两人进行一次过夜任务,重量为 273 磅。这样的过夜庇护所可以将永久的、尚未建成的月球基地的到达距离增加一倍。例如,这可以帮助探险者调查 60 英里宽的哥白尼撞击坑的各种地点,哥白尼撞击坑是月球上最著名的撞击坑之一。施莱纳说,对哥白尼撞击坑从底部到中心峰的探测可以对月球的历史和演化产生重要启示。

给居住舱放气并将其放回探测车上应该也很容易,因为“月球真空环境可以相对容易地排出其中的所有气体,”施莱纳说。他和他的团队在《宇航学报》杂志的在线版上详细介绍了他们的工作。

然而,施莱纳警告说,他的团队的概念仍处于早期阶段,随着设计的成熟,“系统的质量和体积往往会增加约20%至30%,但这仍然使我们的设计处于合理范围内,”他说。

工程师们设想,当月球着陆器仍是宇航员的家时,他们的充气式、可打包的居住舱将首先用于过夜旅行。但它也可以在更大的永久月球基地建成后使用。施莱纳还看到了另一个功能:当宇航服失效时,它可以作为快速部署的紧急避难所。如果宇航员在搭建居住舱时遇到困难而无法进入,工程师们说,他们可以将宇航服挂在月球车上的居住舱生命支持系统上,然后开车返回基地。

当然,登陆月球可能还遥不可及。美国宇航局五年前取消了深空星座计划(该计划原本可能将宇航员送上月球),目前也没有计划重启该计划。不过,施莱纳相信,“人类终有一天会重返月球。在未来的某个时候,月球将成为一个有趣的探索目的地,不仅因为它靠近地球,还因为有趣的科学和探索尚未完成。月球绝非一个了结之案,人类重返月球仍有许多令人信服的理由。”

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