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美国计划登陆火星,新时代太空竞赛来袭?

 

撰文 | 孙珂剑 责编 | 叶水送
美国时间4月2日,NASA 局长吉姆·布里斯登廷在2020财年预算听证会上宣布,NASA将努力使美国宇航员在2033年登陆火星。[12]
为了实现这一宏愿,美国计划迈出的第一步是重返月球。就在不久前的3月26日,副总统迈克·彭斯(Mike Pence)在国家航天委员会第五次会议上雄心勃勃地表示,美国将在未来五年内重返月球。
 
“登上月球的第一位女性和下一位男性都必须是美国宇航员,从美国的土地上,由美国的火箭送入太空。” 彭斯称。 [1-2]
 
登陆火星,先重返月球
 
今年是人类登月50周年。1969年7月20日,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)和巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)先后登上月球,迈出了“人类一大步”。
 
如今美国重提登月不仅是为了重拾昔日的太空伟业,更是为抵达火星做准备。月球上丰富的水资源能解决饮水问题,还能用来制造液氢、液氧等火箭燃料,因此月球就好像是通往火星之路上的一个“加油站”。
 
布里登斯廷表示,NASA 已经制定了太空探索三个阶段的完整计划:从近地轨道到月球,再到火星及更远的宇宙,并且成立了一个新部门——“月球及火星任务部”(Moon to Mars Mission Directorate)。[1]
 
根据最新的时间表,重返月球计划将分为以下几步:
 
2020年进行名为“ExplorationMission-1”的无人飞行试验,利用最新火箭将飞船发射到月球轨道;
2022年,把宇航员送到已在月球附近的飞船中;
2024年重返月球表面,让宇航员在月球南极登陆。
 
如果一切顺利的话,届时NASA 将在月球轨道建立空间站,并在2033年登上火星地表。[3]
 
登月三大法宝:火箭、飞船和门户
 
实际上,从目前太空发射系统火箭的的状况来看,NASA 并不确定它能否成功地将登月飞船发射到月球轨道。美国商业航天公司给出了更多选项:由“联合发射联盟”(United Launch Alliance)制造的 Delta IV 重型火箭以及由 SpaceX 制造的重型猎鹰火箭都是有力的竞争者。[4]
 
但布里登斯廷却表示,尽管这些商业火箭都“有可能成功”,但它们都无法在规定的时间和预算里满足要求,因此 NASA 仍将选择 SLS 火箭来完成此次任务。[1]
 
另外两个重要的登月交通工具就是 “猎户座” 飞船(Orion Spacecraft)和 “门户” 月球轨道平台(Lunar Orbital Platform-Gateway)。“猎户座”将载着宇航员在火箭推力下飞抵月球,而“门户”会先于载人飞船进入月球轨道,为宇航员登月提供支持。“门户”实际上是环月空间站的雏形,它将为未来的火星及其他深空探测任务打下基础。[3]
 
 
重返月球和登上火星面临哪些困难
 
1961年,美国第35任总统约翰·肯尼迪在国会发表《致国会关于政府职能的特别国情咨文》,正式提出了载人登月的阿波罗计划。 1972年,在完成六次成功登月任务之后,“阿波罗计划”宣告结束。这项耗费巨大资源的超级工程历时约11年,耗资255亿美元,预计当时参加此计划有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,参与总人数超过了30万人。[5]
 
 
此后的很长一段时间,美国迟迟没有重返月球的主要原因是经费不足。上世纪60年代,在苏联发射第一颗人造地球卫星以及率先完成载人太空任务的刺激下,美国为了与之竞争在航天领域投入了大量经费,尽管成果丰硕,但巨额经费给美国经济带来了沉重的负担。
 
在“阿波罗计划”时代,NASA 获得的预算高达美国财政总预算的5%左右,这一数字远远高于今天。以火箭投入为例,1966年,用于发射“阿波罗”系列飞船的“土星5号”重型火箭获得的财政预算是11.8亿美元,[6] 这大约相当于2019年的90亿美元;[8] 相比之下,2019年用于重返月球的太空发射系统火箭获得的预算为21.5亿美元。[7]
 
登陆火星所需要的经费数额更为巨大、技术上也提出了更高的要求。拜访火星的路十分遥远,需要大量的燃料和超强的火箭推力,这也说明了要在月球上建一个“加油站”的必要性。除了走得更远,宇航员们还需要待得更久。由于地球和火星每26个月才能处在太阳的同一侧,因此往返火星的窗口每两年多才能打开一次。[13]
 
上述重重困难使一部分人对这一宏伟计划产生怀疑。美国众议员肯德拉·霍恩在开场发言中说,国会对深空探索项目的分析认为,按现有途径,在本世纪30年代实施载人登陆火星是 “不可能的”。[13]
 
在经费紧张、NASA还没完全准备好的情况下,美国为何急切地提出重返月球?一个原因是特朗普想要兑现竞选时许下的承诺。登月是美国上个世纪最为光辉的成就之一,在特朗普政府看来,重返月球无疑是“让美国再次伟大起来”(Make America Great Again)的一条重要途径。
 
 
2017年12月11日,特朗普在白宫签署了上台以来的“1号太空政策指令”,将重返月球正式提上日程。正是在45年前的这一天,美国宇航员杰克·施密特(Jack Schmitt)完成了阿波罗计划中的最后一次登月行动。“我保证,杰克不会是最后一个。” 特朗普在签署文件之后说。[9]
 
此外,中国等航天大国在月球探测方面的频繁动作加深了美国的危机感,为了保持太空中的领先地位,美国似乎越来越重视巩固并加强自身的航天力量。
 
中国的载人探月计划何时启动
 
在美国重新吹响向月球出发的号角之时,中国的探月工程也在紧锣密鼓地进行中。
 
2004年,中国探月工程正式立项,先后发射了四颗“嫦娥”探月卫星和一颗“鹊桥”中继卫星。
 
2018年12月8日,“嫦娥四号”在西昌发射,经历了地月转移、近月制动和绕月飞行之后,最终实现人类首次月球背面软着陆。[10]
 
 
2019年1月14日,国家航天局副局长、探月工程总指挥吴艳华在答记者问时表示,预计今年年底将发射“嫦娥五号”,目标是抵达月球正面并取样带回地球,完成探月工程“绕、落、回”的最后一步。
 
关于载人登月计划,吴艳华表示,目前设想的是中国会在2030年左右开始发展载人登月,但目前还在研究之中,尚未进入决策阶段。[11]  
 
 参考资料
[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. 划时代的“阿波罗计划”[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]  新华网:我国探月工程嫦娥四号探测器成功发射开启人类首次月球背面软着陆探测之旅 - http://www.xinhuanet.com/tech/2018-12/08/c_1123823910.htm
[11]  新闻办就探月工程嫦娥四号任务有关情况举行发布会 - http://www.gov.cn/xinwen/2019-01/14/content_5357776.htm#1
[12]https://www.space.com/nasa-moon-2024-landing-mars-2033.html
[13] http://www.spaceflightfans.cn/53261.html



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