星际栖息地的未来：塞拉太空公司的充气太空舱通过安全测试

  塞拉太空（Sierra Space）公司表示，他们已在地面测试中证明，未来空间站的全尺寸充气栖息地能够完全满足美国宇航局推荐的安全标准，为在近地轨道上建立商业前哨基地扫清了技术障碍。

  去年12月，在NASA位于阿拉巴马州的马歇尔太空飞行中心进行的一次测试中，塞拉太空公司的300立方米充气结构承受了它在太空中需要承受的5倍压力。所谓的“极限爆炸压力测试”旨在测量软货物技术的极限，Sierra Space公司正在与ILC Dover公司共同开发软货物技术，后者也为美国宇航局制造了宇航服。

  这个直径27英尺（8.2米）的充气结构在77磅/平方英寸的压力下爆炸，超过了美国宇航局推荐的60.8磅/平方英寸的安全标准，这是该模块实际在做的工作压力15.2磅/平方英寸的四倍。

  总部位于科罗拉多州的塞拉太空（Sierra Space）公司以开发“追梦者（Dream Chaser）”航天飞机而闻名，该公司还制造卫星，并且是帮助建造新的商业空间站以取代国际空间站的几家公司之一。

  Sierra Space公司地球空间系统部门的高级工程总监兼首席技术专家肖恩·巴克利（Shawn Buckley）说：“我们对结果感到欣喜若狂。从我们的小尺寸产品过渡，我们已做了一系列的测试来验证我们的架构。能够进入我们的第一次全尺寸LIFE（大型集成灵活环境）爆炸测试，以满足27%的安全系数，这是团队的一项惊人成就。”

  Sierra Space公司正与蓝色起源公司合作开发名为“轨道礁”（Orbital Reef）的商业空间站概念。如果这一些企业看到它的成果，轨道礁有几率会成为研究、制造、旅游和其他低地球轨道应用的中心。

  Sierra Space的充气技术类似于Bigelow Aerospace（毕格罗航宇公司）的工作，Bigelow在2020年解雇全部员工之前，已经开创了20多年的充气栖息地技术。巴克利在毕格罗公司的充气栖息地技术上工作了10多年，然后加入洛克希德·马丁公司工作了两年。2022年，他担任领导职务，监督塞拉太空公司的空间站工作。

  Bigelow的设计以330立方米的充气栖息地为中心，而Sierra Space的设计在体积上略小。巴克利表示，去年12月的LIFE爆炸试验是否是充气栖息地设计中最大的一次试验，因为他不能透露他之前在其他公司的工作情况。

  他在一次采访中表示：“我要说的是，这是在这个正在测试的建筑中公开宣布的最大的全尺寸栖息地。”

  继去年一系列小规模试验之后，Sierra Space公司的LIFE栖息地进行了全面爆炸试验。

  巴克利说：“我们正在对我们的压力外壳进行软商品认证。这是获得认证的第一次测试。2024年我们将非常非常忙碌。在2024年底或2025年初，Sierra Space的目标是验证我们的压力外壳，这将通过一系列的小规模和全尺寸测试来实现。这只是第一次测试，接下来，我们还会进行两次全面的爆炸测试。”

  据巴克利介绍，Sierra Space公司大约有300名员工从事LIFE栖息地的开发工作，包括充气结构本身、生命支持系统、电力、通信和推进。但是，在Sierra Space公司能够在太空中飞行栖息地所需的其他关键元素之前，该公司一定要证明该结构本身可承受太空飞行的严酷考验。

  巴克利说：“当我们说认证时，它意味着表明我们有一个一致的构建，一个一致的过程，以及一个可以重复的一致的架构。”Sierra Space还必须验证自己能够反复满足NASA推荐的安全系数，即太空舱在轨道上所承受的压力的四倍。

  LIFE栖息地的充气外壳主要由一种叫做“Vectran（聚芳酯纤维）”的材料制造成。巴克利说：“这样一种材料具有高强度和低弹性。”

  据日本特种化学品、纤维和树脂制造商Kuraray介绍，Vectran是一种“由液晶聚合物纺制而成的高性能复丝纱线”。Kuraray公司在其网站上表示，同样重量，Vectran的强度是钢的5倍，铝的10倍。

  巴克利说，技术人员将Vectran制成带子，再将这些带子编织在一起，使压力外壳具有在太空中承受压力所需的强度。一系列的线、针和胶带也构成了这个结构。

  最近的全面爆炸试验，将为美国宇航局轨道礁计划的一个里程碑提供数据，美国宇航局与蓝色起源公司领导的轨道礁团队签订了1.72亿美元的资助协议，为未来的空间站开发技术。

  巴克利说：“我们正在为2026年的发射准备好。”去年，Sierra Space公司公布了一项计划，计划在“轨道礁”之前将一个LIFE栖息地作为探路者发射到轨道上。Sierra Space的首席执行官汤姆·维斯（Tom Vice）在去年的一次演讲中表示，这可能会在2026年底前实现飞行。

  Sierra Space的探路者能够适用于商业制药和生物技术探讨研究，汤姆·维斯说，它还将展示轨道礁的技术，并为塞拉太空公司提供一个“专注于下一代突破的创收空间站”。

  Sierra Space的“追梦者”太空飞机的载人版本，可以运送人们往返于LIFE探路者和轨道礁。“追梦者”计划于今年晚些时候以纯货运配置首次飞行。Sierra Space于2021年从Sierra Nevada Corp.分离出来，成为一家独立公司。

  今年9月，CNBC报道称，轨道礁项目处于不确定状态，它不是蓝色起源或塞拉太空公司的第一个任务。路透社也报道了蓝色起源和Sierra Space即将分手的消息。几天后，蓝色起源在社会化媒体平台X上公布消息称，该公司仍在开发“轨道礁”。

  巴克利说：“无论是我们自己的内部模块，还是在Orbital Reef或其他平台上，我们都希望获得市场定位，我们大家都希望确保我们的技术成熟，以便在2026年我们为这项技术准备好。”他补充说，塞拉太空公司“可能会增加我们的小组成员”，为LIFE栖息地项目工作。

  去年11月，在第一架“追梦者”航天飞机完工后，Sierra Space解雇了165名员工，并解雇了额外的承包商。根据巴克利的说法，这对LIFE栖息地计划“没影响”。

  长期以来，人们对私营部门开发商业空间站的承诺一直存在疑问。私人对商业空间站的投资远远落后于对发射和卫星制造等核心航天产业市场的投资。NASA正在向从事空间站项目的企业来提供资金，前提是这一些企业自己也会提供私人资金。

  单靠NASA的资金是不足以支付商业空间站的费用的 —— NASA称这些空间站为商业LEO目的地（CLDs） —— 该机构正准备在未来几年内削减政府范围内的预算。

  国际空间站计划于2030年退役。美国宇航局的一位高级官员在11月表示，在国际空间站退役后，可能是时候接受低地球轨道空间站进入的空白了。美国宇航局希望在国际空间站消失后继续将宇航员送入近地轨道进行研究，而该机构自己的载人航天任务则集中在月球和火星上。也许美国宇航局的宇航员可以暂时使用SpaceX或波音公司的商业太空舱作为权宜之计，直到有人部署商业空间站。

  “那会很糟糕，我不想要一个空白期，”美国宇航局商业航天主管菲尔·麦卡利斯特（Phil McAlister）说。“但如果CLD还没有准备好，我们可能会有一个。就我个人而言，我认为这不会是世界末日。它不会是没办法恢复的，特别是如果它是相对短期的。它可能会对一些研究产生一些影响，但我们大家可以利用Crew Dragon和Starliner来减轻缺口的影响。”

  除了Blue origin和Sierra Space在Orbital Reef上的合作外，Voyager Space和Airbus还有一个联合计划，在近地轨道上建造一个名为“Starlab”的前哨站，Axiom Space正在建造与国际空间站相连的模块，其长期目标是将其模块分离，形成一个独立的太空实验室。Axiom也得到了NASA的资金支持。

  这些公司都与美国宇航局签订了资助空间站技术的协议。诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）一直在研究自己的商业空间站概念，但去年，它放弃了自己的领导角色，加入了旅行者和空中客车公司，成为Starlab项目的初级合作伙伴。

  本月早一点的时候，NASA宣布，它将把最初承诺给诺斯罗普·格鲁曼公司的资金重新分配给轨道暗礁和星际实验室团队。轨道礁将获得额外的4200万美元，使NASA的总奖金达到1.72亿美元。Starlab团队将再获得5750万美元，美国宇航局承诺的总资金为2.175亿美元。

  一家名为Vast的私营初创公司也计划在没有一点美国宇航局现有合同的情况下发射自己的空间站。因此，一些严肃的政府和私人资金正在流入商业空间站项目。但到目前为止，还不足以使私人拥有的前哨成为现实。虽然它比任何一个商业空间站都要大得多，但国际空间站的建造成本超过1000亿美元，美国宇航局每年花费30多亿美元来运营它，并支付货物和船员的运输费用。

  毫无疑问，商业空间站没有国际空间站那么复杂和昂贵，但在该计划的生命周期内，肯定会有数十亿美元的投资。

  Starlab空间站最初将使用洛克希德马丁企业来提供的充气式模块建造。但洛克希德马丁公司退出了其在“星际实验室”项目中的主导地位，空客公司承担了为空间站建造加压模块的角色。这些模块将是刚性金属结构，而不是可充气的。

  旅行者号总裁马修·库塔（Matthew Kuta）去年表示，从充气舱转向类似于国际空间站的金属结构，将加快开发进度，降低成本。

  库塔说：“其中最重要的一点就是速度。金属模块得到了更多的验证；它们更具成本效益 …… 充气作为主要栖息地从未在太空中飞行过。”

  但充气模块的好处是显而易见的。它们能以放气的配置发射，以适应火箭的有效载荷整流罩，然后在进入轨道后膨胀。塞拉太空公司表示，LIFE栖息地的体积是国际空间站的三分之一，可以用一枚火箭发射。

  早在2006年和2007年，毕格罗航天公司分别在近地轨道上发射了两个11.5立方米的充气舱，进行了独立的试飞。毕格罗的下一个加压太空舱是一个16立方米的充气结构，于2016年发射到国际空间站。它已经在那里待了近8年，表现出色。

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