中国欲建千米级超大型航天器，美国NASA怎么看？

尽管这个事还在论证阶段，但是已经在国内外引起了广泛的讨论和关注。据国家自然基金委项目书中写道，“尺寸达千米量级的超大型航天器是未来空间资源利用、宇宙奥秘探索、长期在轨居住的重大战略性航天装备”。事实上，除了千米量级的超大型航天器外，我国科学家还在建一个同样很科幻的项目——在太空中建设太阳能电站，为无人机及地面紧急供电。也许不久的将来，我们将生活在这样的科幻世界里。

本文来自微信公众号：深究科学（ID：deepscience），作者：常青藤，原文标题：《中国欲建千米级超大型航天器？美国NASA专家：并非不可能，但至少花费万亿美元》，题图来自：《星际迷航》

在科幻电影中，我们经常可以看到这样一个画面，一个巨大的航天器在电影主角的头上缓缓滑过，遮住天空，顿时眼前一片漆黑，可见这样的航天器体积会有多大。

《星际迷航》中的飞船尽管都是虚构的，但其长度仍没有超过中国打算建造的那么大

然而，尽管备受科幻迷喜爱的电影《星际迷航》，其虚构的飞船长度也不会超过300米，如今我国打算要建千米尺度的超大型航天器，而且基金委已经设立相关课题论证建造它的可能性和技术要点。

国家自然科学基金委公布的科研项目

最近，国家自然科学基金委员会决定资助78个重大科研项目，其中一项为：“超大型航天结构空间组装动力学与控制”。到底超大型有多大，其长度为千米级。

对这个话题的关注，已经从国内引燃到国外，这两天在《科学美国人》以及Livescience等媒体的曝光下迅速传播。

Livescience的报道

美国科学媒体“Livescience”采访了NASA前首席技术官Mason Peck，他表示，这个想法并非不可行，只是这个课题的挑战性的工程性远大于科学性。

然而一旦成功，它可能是全球唯一一个承载人类在另一个星空世界生存的“诺亚方舟”。

这种科幻的场景非常迎合世界末日论的看法，在一个巨大的航天器里生存，或驶往另一个可宜居的星球。只是如今我国科学家不再只是凭空想象，而是真正地付出行动。

很多人认为1999年是人类大劫难日，因此会虚构人类搭乘航天器离开地球

此次超大型航天器的项目经费为1500万元。目前，还只是项目可行性的论证阶段。具体它打算怎么做？根据项目书的内容：瞄准超大型航天结构在轨组装建造的迫切需求，将航天动力学的三大研究对象“轨道”、“姿态”和“结构”进一步融合，并与“控制”学科深度交叉，推动航天器耦合动力学与控制研究方向的发展，为超大型空间基础设施的建造奠定理论和技术基础。

需要解决的科学问题有哪些？“超大型航天结构的轻量化和可控性设计，空间组装过程的动力学演化，以及空间组装过程轨道-姿态-结构一体化稳定控制等”。

为何我国对这样看起来十分科幻的项目感兴趣？项目书中写道，“尺寸达千米量级的超大型航天器是未来空间资源利用、宇宙奥秘探索、长期在轨居住的重大战略性航天装备”。

由于“超大型航天器结构重量和尺寸巨大，无法通过单次火箭发射和入轨展开方式构建，需通过结构模块化设计、多次发射和空间组装的方式进行建造；其次，超大型航天结构组装过程中，结构的超大尺度效应和构型变化效应与空间环境效应作用相耦合，将带来极其复杂的耦合动力学现象。”

因此，需要科研人员针对上面的问题逐一进行攻关。

国际空间站

“在我看来，这个项目完全可行，它并非是不可克服的障碍，无非是一个规模性的工程问题。除此之外，就是钱的问题了。”Peck表示，到底需要花费多少钱？

“目前，国际空间站最宽的地方为110米，建造它至少花费了1000亿美元，如果要建造比它还大10倍大的航天器，那么这个造价至少也是10倍左右。”Peck补充道。

当然，Peck也表示，这取决于中国打算怎么去建造这样的一个庞然大物，如果只是算它的长度，而不像是国际空间站为了提供更多的人居住，也增加了它的重量，那么这自然是另外一个话题了，费用也会少很多。

近年来，中国在航天航空领域动作频频，也取得了令世界瞩目的成果，从“嫦娥四号”登月，再到“天问一号”成功着陆火星。中国也是继美国之后，在航空领域取得成果最多的国家。

如果未来千米规模的超大航天器一旦建成，这或许是世界上唯一一个超大航天器，不仅有利于探索宇宙奥秘，还能够为人类长期在太空中生存提供宜居的空间。

2021年年初公布的《中国航天科技活动蓝皮书（2020年）》写道，“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。” 中国科学家不仅在想，而且是真切地在一步步实现“航天梦”。

美国提出的太空电站示意图

事实上，中国科学家还在建一个同样很科幻的项目——在太空中建设太阳能电站（3.6万公里的高度），从而为无人机及地面紧急供电。

为什么要把太阳能电站建在天上，主要是考虑到太阳辐射到地面能量会削弱很多，而如果建在天上则不会受地表大气层、季节变化的影响，太阳能转化为电能的效率会大大提升。

根据路线图，2030年开始中国将建设兆瓦级小型空间太阳能试验电站，到2050年具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力。

如果这些黑科技未来能逐一实现，电影中虚构的科幻场景也许不久就会成为现实。

参考资料

1.https://www.scientificamerican.com/article/china-wants-to-build-a-mega-spaceship-thats-nearly-a-mile-long/

2. http://nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab442/info81561.htm

3. http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/8/463245.shtm

本文来自微信公众号：深究科学（ID：deepscience），作者：常青藤