戍天九思原创第837期

据11月22日《科技日报》和《中国航天科技集团》报道，近日，伴随着实践十九号卫星的成功回收，由中国航天科技集团有限公司五院研制的充气式柔性密封舱随实践十九号卫星完成在轨飞行试验，任务取得圆满成功。

笔者认为，中国一次任务完成了在轨实验和回收时耐高温实验，后者考验更严峻，表明中国充气式太空舱技术已反超美国，下一步中国将用充气式太空舱把空间站从目前的T字型扩建成十字型；美国计划在国际空间站2030年退役后，也将发射充气式太空舱组成新一代空间站，但进度落后于中国。

中国充气式太空舱完成在轨飞行试验

报道称，此次搭载技术验证试验利用实践十九号卫星提供的飞行平台开展。实践十九号卫星于9月27日从酒泉发射，10月11日顺利回收，在轨实验15天。期间，充气式柔性密封舱经受了发射段环境考核，入轨后顺利完成了舱体解锁、充气、展开、保压等一系列飞行动作，舱体承压能力、气密性能、舱内温度环境等指标达到技术验证预期，填补了我国充气密封舱技术的空白。

充气密封舱是一种由柔性蒙皮复合而成的多功能新型密封舱，发射时处于压缩折叠状态，入轨后充气展开，具有重量轻、折叠效率高等优点，是大型空间密封舱体建造的有效途径之一，也是密封舱技术的一个重要发展方向。

报道还称，充气密封舱的成功首飞是五院在该领域取得的重要进展，相关技术成果可为空间站、载人登月等重大工程提供技术支撑。

在此之前，五院作为我国载人密封舱研制的龙头单位，利用系统总体和结构、机构、热控、空间环境等专业的综合优势，通过自主投入，先后突破刚柔连接、折叠与展开、空间环境防护等关键技术，与联合研制单位完成了气密、碎片撞击、极限承压、振动、热真空等地面试验验证。标志性成果主要有：

☆2016年10月21日，中国航天科技集团公司五院总体部完成了充气式太空舱结构水压试验。这次试验完成了对充气结构承压、密封等功能的综合考核，标志着该预研项目完成了具有里程碑意义的重要成果。

☆2018年5月18日，航天科技集团成功开展了新型充气式再入减速技术的飞行演示验证试验，验证了其工作原理和多项关键技术。

☆2020年5月5日，中国长征五号B运载火箭首次发射时，搭载了“新一代载人飞船试验船”和“柔性充气式货物返回舱试验舱”。但是，在试验过程中，返回舱防护罩在高速气流冲击下产生了变形，破坏了原来设计好的气动稳定外形，这种变形导致姿态控制异常，表现为“乱滚”，尽管试验舱安全返回地面，但其外表的严重烧蚀表明试验未能完全成功。

笔者认为，实践十九号卫星实验是中国充气式太空舱第三次在轨实验和回收，表明中国已经掌握了全套充气式太空舱技术！

美国充气式太空舱研发起步早进展缓慢

美国宇航局（NASA），早在20世纪60年代便开始探索充气式太空舱技术。1997年，美国NASA开始研制TransHab充气载人航天舱。但由于经费预算问题，2000年该项目被迫下马，但其技术后来被出售给毕格罗航天公司，用于开发太空旅馆。目前，美国充气式太空舱主要由私人公司研发，主要有两家公司——毕格罗航天公司和塞拉太空公司。主要标志性成果有：

☆2006年，美国毕格罗航天公司成功将“创始一号”试验舱送入轨道并完成充气扩展，这是世界首个私人投资的充气式太空舱。

☆2016年4月，通过SpaceX的“龙”飞船，将毕格罗生产的1.4吨、 16立方米的小型充气式太空舱BEAM送至国际空间站，进行为期两年的测试。但是，出现了充分展开困难和内部压力过大的问题。

☆2022年11月10日，美国NASA成功完成了“充气式再入减速器”（LOFTID）飞行试验，该试验旨在验证第一宇宙速度再入返回气动减速技术和耐高温技术。

☆2023年底，塞拉太空公司软体太空舱完成第6次破坏性试验，这是一个全尺寸的破坏性试验。目前，塞拉太空公司正与蓝色起源公司合作开发商业太空站——轨道礁（Orbital Reef）太空站，希望在国际空间站2030年退役后接替其位置。

但是，美国在火星探测任务中，柔性材料未能满足耐高温要求。

中美研发充气式太空舱遇到的技术挑战

研发充气式太空舱，中国的当务之急是要扩建中国空间站，美国的当务之急是要建设全新空间站以取代国际空间站，而且美国远比中国紧迫。从实践中看，研发充气式太空舱关键是要找到一种耐高温新材料——既柔软易成型，又耐高温不会被烧蚀。中国充气式太空舱领先就在于中国研发出了新型‌耐高温材料。

一是‌耐高温新材料问题。国际上对航天器耐热材料的标准是能够承受2000度高温。中国研发出的超轻质碳基微烧蚀防热材料，不仅可承受3000度的高温且不会被烧蚀，而且比传统隔热瓦更易于一体成型，非常适合用于充气式太空舱。中国的耐高温材料技术远超美国。

二是做大做强和结构稳定问题。充气式太空舱做大后往往结构稳定性就会差，而且容易变形。目前，美国因为选择材料的原因，就遇到难以做大的问题，做大后会因摩擦力过大而充气困难。美国用充气式太空舱建空间站远比中国扩建空间站难度更大、挑战更大。

三是成本控制问题。研发充气式太空舱基本出发点，就是要轻量化和降低成本。这对美国来说，绕不过去的坎永远是成本太高。而对世界工厂的中国来说，一旦掌握了某项新技术，就会把它做成白菜价。

中美充气式太空舱应用‌未来规划‌

目前，中国充气式太空舱未来规划应用主要有两个：

一个是‌空间站扩建‌。中国计划利用充气模块扩建空间站，将基本构型从“T”字构型升级为“十”字构型，新增多功能扩展舱和对接口。升级后的空间站长驻航天员将从现在的3人增加至6人，并提高使用运行效率。还将配备3D打印设备、智能机器人、升级机械臂、空间碎片监测预警系统等。

另一个是建设‌月球空间站‌。充气式太空舱技术还将为未来月球空间站的建立提供重要支持。

美国充气式太空舱‌未来规划‌主要是：

一是‌国际空间站替代品‌。美国已放弃对国际空间站的维修，计划将其2030年退役，并计划发射充气式空间站作为替代品。

二是‌月球和火星探索‌。毕格罗航天公司正在研制一款名为B330的充气模块，这种模块化充气设备能够在月球表面或火星表面建造出大型充气“太空站”。