龐大的國際空間站在繞地球運行時，隨時都有危險存在。因為在低地軌道中大約有3500萬個糖塊大小和約10萬個乒乓球大小的空間碎片同時繞地球飛行。說不定就有一塊碎片和空間站相撞，而即使最小的一塊碎片也可能使缺少保護的空間飛船損壞，因為這些碎片是以每秒鐘2~15公里的極高速度飛行。

為了空間站的安全，科學(xué)家研究過不同類型的空間飛船的保護屏，但大多數(shù)保護屏是由薄而脆的陶瓷纖維層或鋁和開夫拉纖維網(wǎng)組成的。第一層是陶瓷防護屏，它們和細小的云團似分布的碎片相撞時吸收一部分能量，而第二層是由堅韌的鋁或開夫拉纖維編織成的防彈呢絨背心式的防護屏，可吸收空間碎片云團。但這些防護屏只有在碎片顆粒的直徑不大于1厘米時才起作用。

研究衛(wèi)星防護的英國國防部QinetiQ研究所的HedleyStoke說，較大的10厘米直徑以上的空間碎片則定期用雷達跟蹤，并經(jīng)常通知國際空間站做機動飛行避開這種大碎片。萬一較大的碎片將空間站撞出裂口，NASA曾研制了一種稱為粘結(jié)性襯套蓋的修補裂口的零件，用于堵住缺口。

但怎樣防止小于10厘米大于1厘米的碎片和空間站相撞引起的危險呢?日本九州技術(shù)研究所的Hidehiro Hata研究了這一問題，他的研究重點是在空間站受到這種碎片的撞擊后，讓宇航員在受損的工作艙減壓而感到呼吸困難之前，有足夠的時間撤離到安全的工作艙內(nèi)。

Hata發(fā)明了一種新穎的充滿空氣和聚苯乙烯小球的雙層防護屏，然后將它安裝在常用的碎片防護屏下面。如果一塊空間碎片或微型隕石撞穿了這種防護屏的第一層，在空腔和外邊真空之間的壓力差就會把充滿空氣的雙層防護屏中的空氣吸出去，在吸出空氣時會推動其中的一個聚苯乙烯小球進入撞出的裂口堵住它。而如果飛船的艙壁被撞穿，艙內(nèi)的壓力將開始下降，但因有聚苯乙烯小球堵住孔洞，會成功地減緩空氣泄漏的速度，使宇航員贏得時間迅速撤離到其他安全的工作艙內(nèi)。

為了驗證這種設(shè)計的效果，Hata對一個安裝了雙層防護屏的壓力容器發(fā)射金屬子彈。當子彈以每小時6710英里的速度射穿防護屏?xí)r，雙層防護屏的空氣開始泄漏，空氣迫使其中的小球向洞口漂移并堵住洞口。但他發(fā)現(xiàn)，他原來擔心的堵住洞口的小球會變成細長的線狀體的情況沒有出現(xiàn)，而是子彈沖擊波產(chǎn)生的溫度使這些小球熔化并聚集一起，試驗沒有獲得完全成功。于是他現(xiàn)在又用包有金屬箔的聚苯乙烯小球，以防止小球受熱熔化。

Hata發(fā)明的雙層防護屏是為日本預(yù)計在2005年安裝在國際空間站上的Kib0號研究艙設(shè)計的。為了看看這種研究艙能否讓宇航員有更多的時間撤離損壞的研究艙，他測量了不同屏蔽程度的容器在被子彈射穿后，空氣壓力的降低速度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沒有防護屏的容器，其中的壓力在一秒鐘內(nèi)就降低到周圍的壓力水平，而安裝有雙層防護屏的容器，其中的壓力要花3分鐘才降低到同樣的水平。

在飛船上有更多的疏散撤離時間，對宇航員是生死攸關(guān)的，因為在逃生時必須分秒必爭。