书城科普读物太空世纪
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第21章 太空中的建筑群

在太空建筑楼阁同样涉及许多特殊问题。首先是建筑环境不同。俗话说,万丈高楼平地起,地球上无论建造什么样的高楼大厦,都必须依据高楼的承受力打好基础。没有牢固的基础,高楼就有可能成为危楼。而在太空的失重条件下,一切都处在飘浮状态,太空建筑不用打地基,不用考虑地质、冰文条件和建筑材料所承受的压力,更毋需考虑建筑物的设备载荷。人们可以建造任意尺寸和形状的建筑物,建造各种款式新颖的空中楼阁。第二是建筑材料不同。地面建筑大都离不开“三材”,即水泥、木材、钢材,先进的建筑也不过是三材合一的板块和框架结构。但是这些对太空建筑一概不适用。太空与地球环境完全不同,那里温度变化急剧,且差异巨大,时而高达100多度,时而冷到零下100多度,对此地球上所用的任何一种建筑材料都难以招架。太空建筑材料必须是具备膨胀系数小、耐振动、耐高低温等条件的结构金属材料。第三是建筑工艺不同。地面建筑通常采取人工堆砌和机械组合方式建造,而太空建筑必须采取一整套适合于失重环境的特殊工艺来完成。首先,建筑材料必须按设想中的建筑物形状设计在桁架上,并在地面先组合,以验证其可靠性;然后,这些桁架或由运载火箭或由航天飞机按照设计要求,分批发送到预定的太空轨道上,再由宇航员组合成整体。第四是建筑工具不同。宇宙建筑工具同其他宇宙工具一样,其结构和功能必须符合太空工作的特殊要求,安全、可靠、实用、微型化和可控性以及同其他随航系统的一致性;例如,太空建筑用的锤子,外表像是日常用的锤子,但其内部却是空的,填充了金属小球,使锤击时不会回弹。失重件使用的钻头呈圆锥形,它不仅可钻孔,换上其他部件,还可用来拧紧螺丝钉和切割材料。所有工具都必须用尼龙绳子系起来,不然万一失手,就可能飘去十万八千里。第五是操作方法不同。太空失重环境使物质失重,也使人失重,给宇航员工作、带来了麻烦。拧螺丝时如果身体不固定,一人就会旋转起来,于是什么也做不成了。因而操作时必须事先在舱内找到支撑点或使用定位用的系带,穿上带有凸缘的专用鞋,以防止在舱外工作时飘走。由此可见,太空建筑是项非常细致而严格的技术工作,并非一般建筑技师所能胜任的。

1985年11月26日到12月3日,美国航天飞机“大西洲”号第二次飞行时,宇航员在货舱首次进行大型太空建筑骨架搭建试验,试搭两种类型的太空建筑结构:一种是137米长,由一百多根横梁和撑杆组成的木桁架;另一种是高36米的倒“金字塔”形的四面体结构,这种大型太空建筑骨架搭建试验,由宇航员舍伍德·斯普林和杰里罗斯担任操作任务,整个操作工序在敞开的航天飞机机舱内进行。组装一个桁架和一个金字塔形框架所用时间为51分钟,拆卸花了4小时。这次搭建实验成功证明宇航员在失重、真空和低温的条件下,是完全能够进行太空建筑的,它为今后建造永久性的太空建筑提供了依据。1988年12月9日,前苏联宇航员亚历山大·沃尔科夫和法国宇航员克雷蒂安在“和平”号空间站舱外,安装了一具由几十根塑料棒连接成的桁架结构,折叠时75厘米长,56厘米宽,120厘米高,打开后是一只高1米,对角线长的六棱柱。事先曾在地面上高温高寒条件下进行了数百次练习。这次安装虽出现了因太空温度太低把桁架冻住的现象,但经过宇航员的努力,还是取得了满意的结果。

今日酌探索是为了明天的成功。未来真正的太空建筑何时出现在太空?据报道,美国曾计划在90年代初建立永久性载人太空站,为实现这一目标,约翰逊航天中心和马歇尔航天中心分别提出了雄心勃勃的设计方案,前者设想在太空建造一个可同时居住8至12人的载人空间操作中心,操作中心将由两个服务舱、两个居住舱和一个后勤舱组成。两个服务舱连结在一起组成空间站的核心。居住舱既是指挥中心,又是生活中心。后者的方案是,太空建筑主要结构包括二对太阳能电池阵、指令舱、生活舱和可供航天飞机停靠的航天港。两个方案的运输任务将由航天飞机承担。设计者们打算用航天飞机把建筑构件送往太空,再在预定的轨道上完成组装。到底哪种方案切合最新科学技术水平的能力,尚待实践证明。