但是，在太空上面，“家”是怎么样呢？它没有地面可供放置，也没有空气环 绕着。事实上，它必须紧紧地密封着以保持住里面的空气！它必须保护它的居住者 不受太阳风的伤害--还要抵御绵绵不断的像灰尘大小的流星雨，它们之中有许多比 出膛的子弹还要快！ 设计和建造国际空间站，给NASA 的工程师们提出了在外层空间建一个“家”的 所有这些问题，而且有过之而无不及。 一个建筑师在太空中建筑时注意到的第一件事是地心引力--或者更确切地说是 缺乏地心引力的问题！--在地球轨道上一个自由降落状态的太空“家”，可能比下 面行星上的“家”在形状方面有更大的变化。 图二 零重力 在航天飞机里的地心引力差不多和航天飞机在地面时一样。 虽然宇航员像完全没有地心引力一样地浮着，他们实际上就像空中滑翔者那样在继 续下降。请看为什么==> 暂缺 (链接图)想象向外抛一个球。你越使劲抛，它跑得越远。 轻抛 重抛 (链接图)现在让我们狠狠地抛球 抛 狠抛 (链接图)自由降落 球继续向地面降落,但永远不会碰到地面,因为它就像降落 一样快地围绕地球运动。在地面狠狠的抛一个球，会碰上什么东西或者会因为我们 所呼吸的空气而慢下来。但是，如果你足够高，在空气层的上面，太空是空的，不 会使球慢下来...就像航天飞机一样. “从空间站的设计和结构来说，由于是自由降落状态,所以没有必要说什么‘这 是上’和‘这是下’，”柯美尔·纳吉说，他是NASA 约翰逊太空中心国际空间站的 结构与机械系统经理。 例如，过去的科幻作者(可追溯到1869年!)经常想象空间站的形状像一个轮子或 大真空罩。就像经典科幻片之一的“ 2001：太空奥德赛”，这些巨大的环状前哨将 缓慢地自转以产生一个在那儿是不可能自然存在的类似重力的力量，--用轮子自转 产生的离心力来形成一个拉向轮缘的人工重力。人们可以站在那儿并感觉正常，用 “上”和“下”来定向。 其他的太空探险先驱如NASA自己的威尔纳·翁·布劳恩也想过一个作为最可能 的空间站设计的旋转轮。布劳恩在1952年一份矿工杂志上的一篇文章使人们大为惊 奇--在苏联发射最早的人造卫星斯普特尼克号之前五年。他将幻想和物理学结合起 来，提出了二十世纪五十年代的技术是怎样能用来将一个永久性的空间站送到环绕 地球的轨道上的设想！ 图三 威尔纳·翁·布劳恩的空间站概念
但是，翁·布劳恩并不是第一个想到空间轮子的人。--这个意见可以回溯到19 28年的一本书《太空旅行的问题》，书中赫尔曼·泼托尼克描绘了一个名为“居住 轮”的轮状空间站的具体细节。 那么现在的太空站为什么看上去像一个垒高(LEGO )拼装玩具或脚手架呢？ 有两个理由： 第一，在这个时候我们不寻求建立一种太空中的人造重力。NASA和其他的人宁 愿在微重力--或者说自由降落--状态下工作，在那样的情况下，可以进行许多惊人 的实验和加工。太空站是世界上仅有的用来发展极好的新材料、新医药、新食物和 其他更多的东西的大型、长期、无重力科学实验室。 也许到某天，人们要花费更长的时间在轨道上工作，我们将需要用一个自转站 (或自转中心)以创造一些重力来保持宇航员的骨骼强壮,以及处理其他关于过度失重 状态带来的问题。但不是今天。 第二，我们必须按零件和部件来设计和建造空间站，那样才能用今天的太空交 通工具把它们送上轨道。 “虽然轮子的设想很好看，"柯美尔解释说，“你必须从我们现有已发射的交通 工具出发考虑。我们必须将所有的空间站零件送上轨道--然后在轨道上装成一个整 体。所以我们送上去的密封座舱，每个大小都是能放进宇宙飞船的有效负荷舱的。” 因为空间站的每一部分--基本上像易拉罐那样--都必须送上轨道，保持它们的 重量轻是很重要的。因此空间站的绝大多数座舱外壳都是用轻质量的铝而不是钢来 制造。 外壳还必须保护里面的人员和装备，使他们不致受到细微的流星和轨道上人为 的碎片的撞击。因为空间站以大约每小时 27,000公里的速度呼啸着通过太空，即使 灰尘大小的颗粒也会带来相当大的危险。由过去太空探险遗留的漂浮的人为碎片， 将造成更大的威胁。 图四 防撞击材料层可以减少小碎片穿透墙壁危及工作人员的机会
为了保障工作人员的安全，空间站穿了一件“防弹背心”，很像特警队穿的那 种。一条用凯夫拉尔陶瓷纤维层和其他先进材料织成的厚10厘米的毯子，包裹在每 个座舱的铝壳上。 “这一防护罩曾用高速枪支进行过实弹射击，以证实它确实是一种好的保护材 料。"柯美尔说。 但是设计者必须在这层装甲上留下一些孔，以便让工作人员能欣赏到壮丽的景 色。 地面上典型住宅的窗户有两块玻璃，每块约1/16英寸厚。与此相反，空间站每 扇窗户安排了四块玻璃，厚度达1-1/4英寸，几乎像装甲车！有一个铝质外百叶窗， 当窗户不用时对其进行额外保护。 图五 （一）在地上盖房子需要像窄木条、干砌墙、木盖板之类的材料。（二） 在太空建筑中采用钛、凯夫拉尔、和高级钢以使太空船重量轻，坚固并抗穿透。
在太空中的另一个设计问题是空间站内部的空气压力。作用在空间站内墙上的 压力，每平方英寸几乎达15磅(地面的家也有这种内压，但大气的压力把它平衡掉了 --在轨道上可不一样!) 各个座舱在太空中用16个连接螺栓锁紧在一起，每个螺栓受力为19,000磅！需 要这么大的压紧力是为了保证一个好的气密性，防止内部空气压力将座舱分开。 但是，即使在到达轨道以前，空间站座舱也必须承受被火箭发射的巨大应力。 当宇宙飞船向太空攀升时，其中的每一个空间站座舱将比平常“重”三倍。座舱结 构必须同时承受发射时和进入轨道时内部气压这两方面的负荷。 由于它是在太空中成长的，国际空间站看起来可能不那么像地上的家--但它必 须适应所有相同的要求，并设计成正好能适应浮在轨道上的那种恶劣位置。NASA和 其他国家的空间站建造者将在太空这个非常特殊的建筑工地上忙得不可开交！ (白眉翁译自