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人類登月50年後,美國計劃重返月球

美國副總統彭斯宣布美國五年內重返月球,圖片來源NASA

撰文 | 孫珂劍

責編 | 葉水送

3月26日,美國副總統邁克·彭斯(Mike Pence)在國家航天委員會第五次會議上雄心勃勃地表示,美國將在未來五年內重返月球。

“登上月球的第一位女性和下一位男性都必須是美國宇航員,從美國的土地上,由美國的火箭送入太空。”彭斯稱[1-2]

1969年7月20日,美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)和巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)先後登上月球,邁出了“人類一大步”。今年,人類登月迎來50周年。

登月時間表已定,美國在做哪些準備

美國國家航天局(NASA)新局長吉姆·布裡登斯廷(Jim Bridenstine)對彭斯的說法予以回應,“提出這一挑戰恰逢其時,我向副總統保證,NASA 將接受這一挑戰。” [2]

布裡登斯廷表示,NASA 已經制定了太空探索三個階段的完整計劃:從近地軌道到月球,再到火星及更遠的宇宙,並且成立了一個新部門——“月球及火星任務部”(Moon to Mars Mission Directorate)。[1]

NASA為重返月球任務製作的系列海報。圖片來源nasa.gov

根據最新的時間表,重返月球計劃將分為以下幾步:

2020年進行名為“ExplorationMission-1”的無人飛行試驗,利用最新火箭將飛船發射到月球軌道;

2022年,把宇航員送到已在月球附近的飛船中;

2024年重返月球表面,讓宇航員在月球南極登陸。

如果一切順利的話,屆時 NASA 將在月球軌道建立空間站,並在本世紀30年代以此為基礎向火星進發。[3]

登月三大法寶:火箭、飛船和門戶

為了按時完成重返月球的艱巨挑戰,NASA 及其合作夥伴正在建造三大登月工具:火箭、飛船和平台。

太空發射系統(Space Launch System,SLS)是 NASA 專為深空探測建造的超重型運載火箭,它的高度為98米,超過自由女神像。目前月球軌道運載能力可達26噸,預計最終運載能力將超過45噸。

太空發射系統火箭強大的推力來源於一個核心級和兩個固體助推器,在發射時,每個助推器每秒燃燒6噸推進劑,產生的推力比14台波音747飛機起飛時的最大推力總和還要大。[3]

SLS火箭概念圖。圖片來源nasa.gov

實際上,從目前太空發射系統火箭的的狀況來看,NASA 並不確定它能否成功地將登月飛船發射到月球軌道。美國商業航天公司給出了更多選項:由“聯合發射聯盟”(United Launch Alliance)製造的 Delta IV 重型火箭以及由 SpaceX 製造的重型獵鷹火箭都是有力的競爭者。[4]

但布裡登斯廷卻表示,儘管這些商業火箭都“有可能成功”,但它們都無法在規定的時間和預算裡滿足要求,因此 NASA 仍將選擇 SLS 火箭來完成此次任務。[1]

另外兩個重要的登月交通工具就是 “獵戶座” 飛船(Orion Spacecraft)和 “門戶” 月球軌道平台(Lunar Orbital Platform-Gateway)。“獵戶座”將載著宇航員在火箭推力下飛抵月球,而“門戶”會先於載人飛船進入月球軌道,為宇航員登月提供支持。“門戶”實際上是環月空間站的雛形,它將為未來的火星及其他深空探測任務打下基礎。[3]

獵戶座飛船概念圖。圖片來源nasa.gov

為何重返月球會如此艱難?

1961年,美國第35任總統約翰·肯尼迪在國會發表《致國會關於政府職能的特別國情谘文》,正式提出了載人登月的阿波羅計劃。八年多後,也就是1969年7月20日,“阿波羅11號”飛船載著三名美國宇航員飛抵月球,阿姆斯特朗和奧爾德林成功地將足跡留在了月球表面。

1972年,在完成六次成功登月任務之後,“阿波羅計劃”宣告結束。這項耗費巨大資源的超級工程歷時約11年,耗資255億美元,預計當時參加此計劃有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構,參與總人數超過了30萬人。[5]

阿波羅16號登月任務照片。圖片來源nasa.gov

此後的很長一段時間,美國遲遲沒有重返月球的主要原因是經費不足。上世紀60年代,在蘇聯發射第一顆人造地球衛星以及率先完成載人太空任務的刺激下,美國為了與之競爭在航天領域投入了大量經費,儘管成果豐碩,但巨額經費給美國經濟帶來了沉重的負擔。

在“阿波羅計劃”時代,NASA 獲得的預算高達美國財政總預算的5%左右,這一數字遠遠高於今天。以火箭投入為例,1966年,用於發射“阿波羅”系列飛船的“土星5號”重型火箭獲得的財政預算是11.8億美元,[6] 這大約相當於2019年的90億美元;[8] 相比之下,2019年用於重返月球的太空發射系統火箭獲得的預算為21.5億美元。[7]

在經費緊張、NASA還沒完全準備好的情況下,美國為何急切地提出重返月球?一個原因是川普想要兌現競選時許下的承諾。登月是美國上個世紀最為光輝的成就之一,在川普政府看來,重返月球無疑是“讓美國再次偉大起來”(Make America Great Again)的一條重要途徑。

川普簽署“1號太空政策指令”。圖片來源:參考資料 [9]

2017年12月11日,川普在白宮簽署了上台以來的“1號太空政策指令”,將重返月球正式提上日程。正是在45年前的這一天,美國宇航員傑克·施密特(Jack Schmitt)完成了阿波羅計劃中的最後一次登月行動。“我保證,傑克不會是最後一個。”川普在簽署文件之後說。[9]

此外,中國等航天大國在月球探測方面的頻繁動作加深了美國的危機感,為了保持太空中的領先地位,美國認識到鞏固並加強航天力量的必要性。實際上,在這一輪太空進軍計劃中,月球不是終點,而只是一塊墊腳石,真正的目標在於火星。[3]當然,登上月球和火星還意味著基礎科學研究、資源開發與利用等方面的可能性,但這些仍待進一步探索。

中國的載人探月計劃,將何時啟動

在美國重新吹響向月球出發的號角之時,中國的探月工程也在緊鑼密鼓地進行中。

2004年,中國探月工程正式立項,先後發射了四顆“嫦娥”探月衛星和一顆“鵲橋”中繼衛星。

2018年12月8日,“嫦娥四號”在西昌發射,經歷了地月轉移、近月製動和繞月飛行之後,最終實現人類首次月球背面軟著陸。[10]

長征三號乙運載火箭發射嫦娥四號。圖片來源人民日報

2019年1月14日,國家航天局副局長、探月工程總指揮吳豔華在答記者問時表示,預計今年年底將發射“嫦娥五號”,目標是抵達月球正面並取樣帶回地球,完成探月工程“繞、落、回”的最後一步。

關於載人登月計劃,吳豔華表示,目前設想的是中國會在2030年左右開始發展載人登月,但目前還在研究之中,尚未進入決策階段。[11]

參考資料

[1] NASA Administrator Statement on Return toMoon in Next Five Years - https://www.nasa.gov/press-release/nasa-administrator-statement-on-return-to-moon-in-next-five-years

[2] NASA Aims to Land Astronauts Back on Moon in5 Years - https://www.youtube.com/watch?v=PxvFsqevSdw

[3] Explore Moon to Mars - https://www.nasa.gov/specials/moon2mars/

[4] NASA Could Go to the Moon Next Year - https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/03/nasa-moon-bridenstine-spacex/584788/

[5] 宗合. 劃時代的“阿波羅計劃”[J]. 太空探索, 2018, (2):32-35.

[6] Apollo Program BudgetAppropriations - https://history.nasa.gov/SP-4029/Apollo_18-16_Apollo_Program_Budget_Appropriations.htm

[7] Final fiscal year 2019 budget bill secures$21.5 billion for NASA - https://spacenews.com/final-fiscal-year-2019-budget-bill-secures-21-5-billion-for-nasa/

[8] https://www.dollartimes.com/inflation/inflation.php?amount=1&year=1966

[9] President Trump Directs NASA to Return to the Moon, Then Aim for Mars

[10] 新華網:我國探月工程嫦娥四號探測器成功發射開啟人類首次月球背面軟著陸探測之旅 -http://www.xinhuanet.com/tech/2018-12/08/c_1123823910.htm

[11] 新聞辦就探月工程嫦娥四號任務有關情況舉行發布會 - http://www.gov.cn/xinwen/2019-01/14/content_5357776.htm#1

製版編輯 | 皮皮魚

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