载人空间站的外壳有多厚？真相足够击破你的想象

瀚海狼山

最近这些年，载人空间站上出现人为打孔造成漏气，或者因为不断地对接撞击造成金属疲劳而让空间站的外壳出现裂纹导致严重漏气的现象经常被报道。于是这里就有一个问题，载人空间站的外壳都是什么材料制作的？为何如此脆弱，动不动就漏气？

其实，载人空间站和水下的潜艇一样，都是把人放到一个完全封闭的壳子中，然后飞上天和潜下水;而不论到外太空还是到几百米深的水下，人类如果没有防护都是无法正常生存的。不过太空的环境和水下完全相反。水下的潜艇要抗压，而太空中的载人空间主要是防止失压。

潜艇和潜水器在水下每下降10米就增加1个大气压的压力。到水下500米就已经相当于51个大气压，因为计算时需要带上1个天然大气压;而到水下7000米时已经相当于701个大气压;到11 000米的深渊时则达到1100多个大气压，相当于1个无名指指甲盖的面积就要承受1吨多的压力。因此，不论潜艇还是载人的潜航器都必须有耐压壳。耐压壳用高强度钢材和钛合金制造，普遍厚度已经在10厘米以上。潜航器上对外观察的舷窗，则是用高强度的石英玻璃制造，而且呈现外口大内口小的倒漏斗状，这样才能承受巨大的水压。而且因为耐压壳都很厚，金属材料用得多，因此潜艇和潜航器都是比较重的。

而在太空飞行的载人系统则基本不承受外界的压力。内部只有1个大气压，主要防止往外漏气，保证密封就可以了。而且用火箭往太空发射物体的成本极高。即使长征五号这种850吨级的火箭飞行一次，也只能往太空运输25吨～29吨的实际有效载荷。因此，载人飞船或者载人空间站的外壳完全没必要做得像潜艇的耐压壳那么厚。只需要保持空间站或者飞船的正常刚度和不漏气即可。

当然，像载人返回舱要承受返回时的高温高压和猛烈气流的冲击，因此有多层防热措施，其外防热壳与内壳加起来也有十几厘米的厚度，不过这是一种特例。大部分空间站上的舱室发射上去就没准备再完整返回地球。除非有必要，则更可能用航天飞机捎带回来。

航天飞机能耐热耐冲击是因为其主框架是钛合金，外面又用耐热陶瓷包裹。不过目前航天飞机都已经退役。因此，目前所有的载人空间站都是一次性使用不再返回地球的。大多数有人活动的空间站舱段的主外壳仍然用铝镁合金制造，其厚度可能足够让大多数人惊讶。因为很多人也许认为，空间站的外壳厚度怎么也有5～10厘米，但实际上大多數空间站舱段的金属外壳厚度还不到1厘米。如果想象不出1厘米以下的铝合金外壳的厚度，那么可以到商场买个高压锅看看，两者的厚度大同小异。

但是，为何空间站从外面看上去都很“敦实”呢？这是因为空间站舱段不仅只有一层铝合金外壳，外面还包着多层防热复合材料和惠普尔盾（美国天文学家惠普尔发明的一种简单的屏蔽外壳）“装甲”。当然，这里所谓的装甲并非真装甲，就是两层薄皮之间夹着凯夫拉纤维而已。国际空间站主舱段的星辰号服务舱总质量约为23吨，长13米，直径4.35米，有4个对接口。放到地面上就相当于一个大油罐，而且里面还有大量的仪器设备。如此庞然大物一共才20来吨重，也暗示其是一个“薄皮大馅”的物体。

其实，很多载人航天器的外壳之薄都会让外行很难想象。比如阿波罗飞船登月舱的上升段外壳，是仅仅3毫米厚的铝合金，中间连气闸舱都没有，一旦漏气，里面人的结局可想而知，但是为了减重，只能如此冒险。正因为空间站的外壳过于薄弱，才会出现可以用手钻就能轻易打穿的现象。如果换了潜艇的耐压壳，这样的小插曲就一定不会发生了。