載人空間站的外殼有多厚？真相足夠擊破你的想象

瀚海狼山

最近這些年，載人空間站上出現(xiàn)人為打孔造成漏氣，或者因?yàn)椴粩嗟貙?duì)接撞擊造成金屬疲勞而讓空間站的外殼出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致嚴(yán)重漏氣的現(xiàn)象經(jīng)常被報(bào)道。于是這里就有一個(gè)問題，載人空間站的外殼都是什么材料制作的？為何如此脆弱，動(dòng)不動(dòng)就漏氣？

其實(shí)，載人空間站和水下的潛艇一樣，都是把人放到一個(gè)完全封閉的殼子中，然后飛上天和潛下水;而不論到外太空還是到幾百米深的水下，人類如果沒有防護(hù)都是無(wú)法正常生存的。不過太空的環(huán)境和水下完全相反。水下的潛艇要抗壓，而太空中的載人空間主要是防止失壓。

潛艇和潛水器在水下每下降10米就增加1個(gè)大氣壓的壓力。到水下500米就已經(jīng)相當(dāng)于51個(gè)大氣壓，因?yàn)橛?jì)算時(shí)需要帶上1個(gè)天然大氣壓;而到水下7000米時(shí)已經(jīng)相當(dāng)于701個(gè)大氣壓;到11 000米的深淵時(shí)則達(dá)到1100多個(gè)大氣壓，相當(dāng)于1個(gè)無(wú)名指指甲蓋的面積就要承受1噸多的壓力。因此，不論潛艇還是載人的潛航器都必須有耐壓殼。耐壓殼用高強(qiáng)度鋼材和鈦合金制造，普遍厚度已經(jīng)在10厘米以上。潛航器上對(duì)外觀察的舷窗，則是用高強(qiáng)度的石英玻璃制造，而且呈現(xiàn)外口大內(nèi)口小的倒漏斗狀，這樣才能承受巨大的水壓。而且因?yàn)槟蛪簹ざ己芎瘢饘俨牧嫌玫枚?，因此潛艇和潛航器都是比較重的。

而在太空飛行的載人系統(tǒng)則基本不承受外界的壓力。內(nèi)部只有1個(gè)大氣壓，主要防止往外漏氣，保證密封就可以了。而且用火箭往太空發(fā)射物體的成本極高。即使長(zhǎng)征五號(hào)這種850噸級(jí)的火箭飛行一次，也只能往太空運(yùn)輸25噸～29噸的實(shí)際有效載荷。因此，載人飛船或者載人空間站的外殼完全沒必要做得像潛艇的耐壓殼那么厚。只需要保持空間站或者飛船的正常剛度和不漏氣即可。

當(dāng)然，像載人返回艙要承受返回時(shí)的高溫高壓和猛烈氣流的沖擊，因此有多層防熱措施，其外防熱殼與內(nèi)殼加起來也有十幾厘米的厚度，不過這是一種特例。大部分空間站上的艙室發(fā)射上去就沒準(zhǔn)備再完整返回地球。除非有必要，則更可能用航天飛機(jī)捎帶回來。

航天飛機(jī)能耐熱耐沖擊是因?yàn)槠渲骺蚣苁氢伜辖?，外面又用耐熱陶瓷包裹。不過目前航天飛機(jī)都已經(jīng)退役。因此，目前所有的載人空間站都是一次性使用不再返回地球的。大多數(shù)有人活動(dòng)的空間站艙段的主外殼仍然用鋁鎂合金制造，其厚度可能足夠讓大多數(shù)人驚訝。因?yàn)楹芏嗳艘苍S認(rèn)為，空間站的外殼厚度怎么也有5～10厘米，但實(shí)際上大多數(shù)空間站艙段的金屬外殼厚度還不到1厘米。如果想象不出1厘米以下的鋁合金外殼的厚度，那么可以到商場(chǎng)買個(gè)高壓鍋看看，兩者的厚度大同小異。

但是，為何空間站從外面看上去都很“敦實(shí)”呢？這是因?yàn)榭臻g站艙段不僅只有一層鋁合金外殼，外面還包著多層防熱復(fù)合材料和惠普爾盾（美國(guó)天文學(xué)家惠普爾發(fā)明的一種簡(jiǎn)單的屏蔽外殼）“裝甲”。當(dāng)然，這里所謂的裝甲并非真裝甲，就是兩層薄皮之間夾著凱夫拉纖維而已。國(guó)際空間站主艙段的星辰號(hào)服務(wù)艙總質(zhì)量約為23噸，長(zhǎng)13米，直徑4.35米，有4個(gè)對(duì)接口。放到地面上就相當(dāng)于一個(gè)大油罐，而且里面還有大量的儀器設(shè)備。如此龐然大物一共才20來噸重，也暗示其是一個(gè)“薄皮大餡”的物體。

其實(shí)，很多載人航天器的外殼之薄都會(huì)讓外行很難想象。比如阿波羅飛船登月艙的上升段外殼，是僅僅3毫米厚的鋁合金，中間連氣閘艙都沒有，一旦漏氣，里面人的結(jié)局可想而知，但是為了減重，只能如此冒險(xiǎn)。正因?yàn)榭臻g站的外殼過于薄弱，才會(huì)出現(xiàn)可以用手鉆就能輕易打穿的現(xiàn)象。如果換了潛艇的耐壓殼，這樣的小插曲就一定不會(huì)發(fā)生了。