半岛聚焦丨“阿尔忒弥斯1号”首飞在即!时隔50年,美国为何想重返月球?

2022-08-26 20:33 大众报业·半岛新闻阅读 (102223) 扫描到手机

如果一切按计划进行,美国宇航局(NASA)有史以来最强大的运载火箭——太空发射系统(SLS)将于8月29日进行首次试飞。

SLS会将一个能够运载宇航员的小型太空舱送入太空。这个名为“猎户座”的太空舱将绕月球飞行——比任何为人类建造的航天器飞得都远,并在42天后返回地球。

这次试飞至关重要,因为NASA计划在未来几年使用太空舱将宇航员送上月球。如果成功,这将是自1972年阿波罗17号宇航员从月球返回以来,人类首次超越近地轨道。

阿尔忒弥斯1号

“我们已经进入了航天科学研究的新时代。”科罗拉多大学博尔德分校航天工程师Luis Zea的酵母基因实验以及其他实验将随此次试飞一起进行。它们被塞入“猎户座”太空舱上的一个宇航员座位下面。

这种做法是为了最大限度地利用这次耗资40多亿美元的试飞。其间一些实验将围绕月球进行,然后返回;其他实验则被部署于太空中。

计划2025年宇航员登月

这次飞行的其他科学载荷包括两颗绘制月球冰图的小卫星、驶向小行星的太阳帆,还有测量辐射如何影响人体内部器官的人形模型。其中一个是来自日本的小型着陆器,它甚至将登陆月球——如果成功,日本将成为第4个软着陆月球的国家。

这次被称为“阿尔忒弥斯1号”的飞行,是NASA“阿尔忒弥斯”计划的第一步。“阿尔忒弥斯2号”将在2024年之前搭载宇航员绕月飞行;“阿尔忒弥斯3号”将搭载一名宇航员在月球南极附近着陆,这项于2025年或更晚些时候完成的任务将包括第一位女性登月。

重返月球第一步

据美国有线电视新闻网(cnn)报道,nasa22日结束对发射准备工作的评估,确认准备就绪。新一代登月火箭已搭载“猎户座”飞船,于上周运送至佛罗里达州肯尼迪航天中心发射台。

如果不出现技术故障或不利天气条件,“太空发射系统”的4个主发动机和火箭助推器将在当地时间29日8时33分至10时33分之间点燃。

若能按时发射,飞行至距地球表面3700公里高度后,“猎户座”飞船将与火箭上级箭体分离,点燃推进器,飞向月球,预计于10月10日返回地球。

由于距离美国宇航员最后一次登月已过去近50年,此次发射任务备受瞩目。

上海市宇航学会资深航天科普专家陶建中称,重返月球将是美国航天“国家队”的一出“重头戏”。

1961-1972年,nasa实施了阿波罗登月计划。1969年,“阿波罗11号”飞船搭乘“土星5号”运载火箭登月成功,阿姆斯特朗成为第一个踏上月球表面的人类。到1972年12月间,美国共实施了7次载人登月任务,除“阿波罗13号”因发生故障中途返回,其余6次均成功,共将12名宇航员送上月球,并带回约382公斤月球样品,获取了大量科学成果。

但随着美苏太空争霸落幕,美国对探月的狂热逐渐冷却。直到2019年,为纪念美国首次登月50周年,nasa才宣布了“阿耳忒弥斯”计划,旨在重返月球。

据悉,此次发射任务是“阿耳忒弥斯”计划的第一步。成功后,将进行第二步——最早于2024年展开载人绕月飞行任务;最终实现第三步——载人登月。

不过,该计划自开展以来已多次延期。由于预算不足等原因,nasa去年11月宣布,美国载人登月将从2024年推迟至2025年。

北京航空航天大学期刊中心《航空知识》编辑部主任武瑾媛表示,50年后,美国能否打响重返月球第一炮,将极大考验nasa及计划参与者的信心。

阿波罗的升级版

阿耳忒弥斯是古希腊神话中的月亮女神,同阿波罗是孪生姊弟。相比于“弟弟”,作为“姐姐”的“阿耳忒弥斯”计划在火箭动力、宇宙飞船和飞行计划上,都有所升级。

“不仅是阿波罗计划2.0,新计划将在技术上有质的飞跃。”武瑾媛表示,数十年来,全球在航天材料和制造技术上突飞猛进,尤其在信息技术上取得革命式发展,都将为“阿耳忒弥斯”计划带来技术更迭。

与半个世纪前执行阿波罗登月任务的“土星5号”火箭相比,新一代sls火箭更短、更窄,但更有力。火箭高98米,推力可达4100吨,超越“土星5号”,其低轨运载能力可达70吨-130吨,为现役运载能力最大的超重型运载火箭。

尽管不是处女秀,但“猎户座”飞船是首次以月球为发射目标。“猎户座”高3米,内部空间是阿波罗号飞船的2倍多,可乘坐宇航员数量也从3名增加至最多6名。此行“猎户座”将乘载3个装有探测仪器的人体模型。

另外,此次飞行计划难度升级。据美联社报道,飞船距离地球的最远距离将达到45万公里,超越阿波罗计划。另一大挑战在于任务结束时,“猎户座”将以每小时40000公里的速度冲破大气层,最终落入太平洋。“猎户座”还采用了有史以来面积最大的隔热罩,可承受2750摄氏度的高温考验。

设定多重目标

时隔50年后,美国为何选择重返月球?综合各方分析,这背后也有多重考量。

据nasa介绍,“阿耳忒弥斯”登月计划的主要任务之一,是在月球南极建立基地,从而进一步开展深空探索。另一项任务则是为美国的火星登陆计划做准备。

首先,月球上资源丰厚。

2018年,美国科学家首次发现月球两极存在水冰。月球冰可制成火箭燃料,将极大降低太空任务的成本。日前,nasa公布的登月备选区域名单中,13个备选地全都位于月球南极附近。

月球上还有一种珍稀物质——氦-3。

氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算,100吨氦-3所能创造的能源,相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少,但早期研究表明月球浅层的氦-3含量非常丰富,未来或能解决人类的能源之忧。

其次,继“登月”之后,美国将“驻月”视为人类登陆火星、探索深空的“前哨战”。

nasa此前表示,美国计划在2033年登陆火星,并在2040年将人类送上火星。

为此,nasa计划建造月球基地和月球轨道空间站,作为可持续的驻扎点。此外,在月球两极的永久光照区,可建设太阳能电站提供资源;在月球背面还可建设科研站,避开地球无线电干扰遥望星空。

武瑾媛指出,建立月球基地不仅能带来更多资源和科学成果,美国的最终目标在于载人登火,并重拾深空探索能力。

尽管此次发射没有真人搭乘,但将有10颗立方体卫星同行,为深空探索做铺垫。每颗卫星约为一个公文包大小,可用于探测月球、小行星和深空辐射环境。

预选着陆点公布

  美国的重返月球计划,将会有女宇航员登上月球表面执行任务,阿尔忒弥斯III号任务,计划在月球表面停留6.5天,预选的着陆点此前NASA已经对外公布,一共有13个,无一例外都集中在月球的南极附近。

  此前NASA六次成功的载人登月具体着陆点都在月球正面,阿波罗11号在静海着陆、阿波罗12号在风暴洋着陆、阿波罗14号在弗拉•毛罗环形山着陆、阿波罗15号在海德里亚平宁区、阿波罗16号在笛卡尔高地着陆、阿波罗17号在陶拉斯-利特罗山谷着陆。

  到目前为止唯一在月球南极附近着陆的就是我国的嫦娥四号探测器,它在月球背面南极附近进行软着陆,打破了多项纪录意义深远!

面临诸多挑战

尽管备受期待,但专家指出,“阿耳忒弥斯”计划面临进展缓慢、经费超支、国民向心力下降、民营企业入局等诸多挑战。

nasa前副局长洛里·加弗(lori garver)悲观预计,即使延期且追加预算,美国宇航员也未必能在2025年之前重新登上月球。

目前,包括设计、建造、测试和地面设施在内,“太空发射系统”和“猎户座”飞船相关项目共计已花费370亿美元。而整个“阿耳忒弥斯”计划的资金投入预计将高达上千亿美元。

乔治·华盛顿大学太空政策研究所前创始人约翰·洛格斯顿(john logsdon)表示,考虑到不断攀升的项目开支,以及任务之间过长的时间跨度,“一旦这次任务失败,美国将很难从头来过”。

陶建中认为,在美苏太空争霸的政治因素消退后,随着民营资本的入局,美国人对探索太空的热度正在消退,太空计划也不再像过去那样能为美国经济注入动力。

据报道,阿波罗计划历时11年,耗资255亿美元,为实施该计划,nasa每年预算占到美国政府总预算的4.5%左右。

“事实上,载人登月是一项非常庞大的工程,不仅是一国科学技术实力的体现,也是国民向心力的呈现。这就解释了为什么阿波罗计划能在较短时间内取得成功。”武瑾媛表示,而现在重返月球计划能在美国国内获得多少支持,要打问号。

武瑾媛指出,该计划的另一难点在于,作为“国家队”的nasa如何与民营企业打配合。据悉,nasa已邀请多家私企参与太空探索计划,其中包括实力雄厚的spacex。

舆论分析认为,在诸多压力和挑战下,美国政府有意借重返月球再次证明美国在太空中的“霸权地位”。

陶建中表示,随着全球各国航天技术发展,美国自觉“航天老大”的地位受到威胁。

目前,中俄联合发起的国际月球科研站项目,目标同样锁定月球南极。

2020年12月,中国“嫦娥五号”飞船携带月球表面土石样本成功返回地球。我国计划在2030年前后实现载人登月。

与此同时,全球正掀起一股探月新高潮。除了美国“阿耳忒弥斯”计划之外,还有俄罗斯“月球”系列计划、印度“月船”计划,以及以色列“创世纪2”登月计划。此外,日本和欧洲也参与了美国的太空计划联合项目。


半岛新闻客户端综合整理,素材来源:中国科学院、解放日报·上观新闻、科技日报、环球网等