打造“毛坯房”——空间站的主体结构
打造“毛坯房”——空间站的主体结构
在地面上，毛坯房是房屋装修的基础，一个好的毛坯房一定要结实、坚固、耐用，对于太空之家来说，“毛坯房”也是后续建造的基础。
1.“毛坯房”的组成
空间站的“毛坯房”包括结构和机构两个部分，一静一动，构建起空间站的框架主体。
结构，简单来说就是空间站“毛坯房”里静止的部分，包括外形和内部主体框架，类似房屋的外部墙体以及内部的承重墙，将空间站隔出不同的功能分区。
机构，简单来说就是空间站“毛坯房”里动态的部分，包括舱门等各种活动部件，类似日常家装中的房门、衣柜铰链、窗帘轨道等。
2.“毛坯房”的设计原则
第一，轻量化。为了实现空间站功能的最大化，设计师通过先进的轻型材料、3D打印工艺、多功能结构复用等手段，对大到框体结构、小到金属配件进行减重设计，尽量控制“毛坯房”的自重，尽可能地为其装载的科学实验设备预留空间。
第二，密封性。空间站密封舱内部为温湿度适宜的大气环境，外部为充斥着高能粒子和存在空间碎片撞击、真空、高低温交变等不稳定因素的极端太空环境。为了航天员的生命安全，密封舱内外要尽可能地物理隔离。
第三，长寿命。“毛坯房”在太空环境下难以维修，需要在至少15年的设计寿命里保持稳固，为航天员“挡风遮雨”。
3.“毛坯房”的巧设计
太空中漂浮着大量的空间碎片、微流星体等，这些对空间站的安全来说是很大的威胁。为此，“毛坯房”还配备了一套健康监测系统，用于感知撞击、监测压力下降等异常情况。一旦密封舱遭受外力损伤，系统会告知航天员和地面飞控人员，以便于他们快速采取相关措施。
“毛坯房”小课堂
为什么航天器内部经常会采用“镂空”的正六边形蜂巢设计？
其实这背后涉及空间站“毛坯房”的核心诉求——轻量化，这里面利用了正六边形的两个特点。
第一，方便均匀排布。根据正多边形内角和定理，n边形的每一个角的角度是（n-2）×180°/n。为了紧密排布，这个角的角度就需要是360°的约数，只有正三角形、正方形和正六边形能满足这一条件。
第二，同等面积下周长最短。面积相同的正三角形、正方形和正六边形中，正六边形的周长最短。因此，使用正六边形结构可以最大限度节约材料，质量也相应最轻，符合轻量化的设计原则。
注：取相同面积为S，求取各个图形的周长。