北京時間8月19日消息，據(jù)國外媒體報道，今年是“阿波羅號”飛船首次登月50周年，這一成就得益于太空技術(shù)的飛速發(fā)展，才使得人類登月成為可能。在此次登月活動之前非常短的時間內(nèi)，工程師們已經(jīng)掌握了火箭推進、機載計算和太空操作，這在一定程度上要歸功于巨大的財政投入。

自阿波羅號登月以來，太空工程迅速發(fā)展成為一系列相輔相承的技術(shù)，這些技術(shù)提供令人興奮的新型太空科學任務(wù)、地面觀測數(shù)據(jù)，并建立全球通訊和導航服務(wù)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在我們可以在彗星表面著陸探測器，窺探發(fā)現(xiàn)宇宙的歷史。但是未來幾十年，什么樣的最新太空技術(shù)能夠?qū)教祛I(lǐng)域帶來革新變化呢?

在過去幾年中，一項頗有前景的方法是太空極限設(shè)計，就是將太空探測器或者太空裝置最大化或者最小化。通過最近由英國皇家工程學院資助的一項為期10年研究計劃，研究小組正在探索航天器極端設(shè)計的可能性。我們相信，這是一個亟待開發(fā)的領(lǐng)域，可能對未來太空任務(wù)設(shè)計提供新的理念。

微型化設(shè)計

這是30×10×10厘米的CubeSats衛(wèi)星，重量僅有幾公斤，可以攜帶多種不同的有效載荷，它們經(jīng)常用于地球觀測，或者進行低成本的科學實驗。

航天技術(shù)微型化可以縮小太空飛船體積，例如：100公斤重的小型人造衛(wèi)星可用于災(zāi)害監(jiān)測，它們可以多顆小衛(wèi)星協(xié)同工作。近年來，科學家還設(shè)計立方體微型衛(wèi)星，這是30×10×10厘米的CubeSats衛(wèi)星，重量僅有幾公斤，可以攜帶多種不同的有效載荷。它們經(jīng)常用于地球觀測，或者進行低成本的科學實驗，由于多顆微型衛(wèi)星可以作為二次有效載荷，搭載較大的衛(wèi)星發(fā)射升空，之后在太空展開部署。

我們的目標是在航天技術(shù)上降低一個數(shù)量級，首先從3×3厘米的衛(wèi)星印刷電路板(PCB)開始，之后是更加緊湊的太空設(shè)備。目前已對這種微型人造衛(wèi)星實現(xiàn)了軌道演示，以Sprite微型人造衛(wèi)星為例，它的重量僅有4克，但是麻雀雖小、五臟俱全，它擁有傳感器、通信和機載數(shù)據(jù)處理功能。

目前，Sprite微型衛(wèi)星已部署在國際空間站外側(cè)，前不久，KickSat-2太空任務(wù)中部署了105顆Sprite微型衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星成本不到100美元。在太空部署衛(wèi)星之后，第二天就成功接收到了信號，未來這些微型化設(shè)備有望在太空執(zhí)行新的任務(wù)。

未來還計劃制造自由飛行的裝置，可以控制它們在太空中的方向和軌道，這將使我們能夠部署大量傳感器，實現(xiàn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，支持實時、大規(guī)模的數(shù)據(jù)收集，包括空間天氣監(jiān)測，體積更小的設(shè)備可基于單塊硅芯片實現(xiàn)高度集成、大規(guī)模生產(chǎn)的微型衛(wèi)星。

一種令人興奮的可能性是，通過耦合大型光帆，將這樣的微型衛(wèi)星與星艦結(jié)合在一起，能夠在幾十年內(nèi)到達其他恒星系統(tǒng)，同時，也可以用于在彗星或者小行星附近無處不在的勘測分析。

超大太空結(jié)構(gòu)

目前國際空間站已使用30米長的大型可伸展吊桿放置太陽能電池陣列。未來我們的目標是在太空軌道制造大型、輕重量結(jié)構(gòu)，使太空結(jié)構(gòu)再提升一個數(shù)量級。這可以通過將3D打印技術(shù)應(yīng)用于真空和微重力環(huán)境來實現(xiàn)，我們相信這種方法可以制造大型天線、能量收集器或者太空反射器。

為什么我們需要這樣的大型太空結(jié)構(gòu)呢?以詹姆斯·韋伯太空望遠鏡為例，它將很快取代哈勃太空望遠鏡，它擁有一個巨大主鏡，由一個網(wǎng)球場大小的盾狀結(jié)構(gòu)遮擋陽光，為了將這項技術(shù)應(yīng)用到“阿麗亞娜5號”火箭上，主反射鏡和遮陽板都采用可伸展設(shè)計。一旦進入太空，就需要一系列復雜的單獨發(fā)射，否則就面臨任務(wù)失敗的風險。

在太空軌道上直接制造大型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，可能對太空技術(shù)產(chǎn)生重要影響，降低了從地面發(fā)射精密設(shè)備的風險，例如：如果在連續(xù)性制造過程中，結(jié)構(gòu)支撐材料可直接打印在反射膜上，將潛在制造數(shù)百米寬的大型反射器。

在極地軌道，這種反射器可以在黎明和黃昏時間段照亮陸地太陽能發(fā)電站，盡管發(fā)電量很低，但是供電現(xiàn)貨價格很高，這將是一種全新的太空服務(wù)，其產(chǎn)品是能源而不是信息。

它還可以用于反射光線，從而產(chǎn)生工業(yè)規(guī)模的太陽熱能，用于處理從近地小行星上回收的材料，例如：1個500米半徑的反射器攔截的熱能為1G瓦，相當于地面上一個普通發(fā)電站的產(chǎn)電效能。

在小行星上高溫蒸發(fā)水具有一個特殊的作用，因為它可以幫助我們在太空中制造推進劑。太陽能發(fā)電可以將水分解為氫和氧，并將它們作為燃料。當它們重新組合并點燃時，就會燃燒產(chǎn)生推力，推動宇宙飛船在太空中飛行。未來在太空軌道上制造推進燃料可以降低未來人類太空冒險的成本，避免從地球表面將燃料運輸至太空。(葉傾城)