美国:虽然没有上月球的计划,但是我有绕月空间站呀

美国国家航空航天局(NASA)决定放弃月面基地转而建立一个绕月飞行的空间站。 为何舍近求远?这么做有何意义?同行又作何想? 

成功登月之后,建立月球基地似乎成了人类接下来要跨出的"伟大的一步"……但在2010年,"星座"计划搁浅。征服月球的愿景就此戛然而止?

完全没有。一个全新的方案应运而生了:建立一座绕月飞行的空间站!

这项计划看似非常疯狂:为何舍易求难,尝试建立一个绕月飞行的基地?因为这将一举两得!首先,我们可以借此机会再度登月,自1972年"阿波罗17"号登月之后,人类再未涉足月球;其次,它将为我们探索更遥远天体尤其是火星提供理想支撑。

而这项计划的代号Deep Space Gateway也就此变更为Lunar Orbital Platform-Gateway(LOP-G)。

Lunar Orbital Platform-Gateway(LOP-G)

这则消息并未引发很大反响:因为它暂时还是一项未经审批、尚无资金支持的计划。

不过,它已获得了一致认可。

2017年12月,美国总统唐纳德·特朗普正式公布了这一计划:"这一次,不只是插上美国国旗、留下足迹那么简单。"月球轨道空间站将成为NASA的又一创举,且已被初步预定于2020年代中期发射。甚至,NASA还说服其他14个宇航局加入了他们的全新路线图。

计划

这着实令人惊讶!事实上,出于削减预算的考虑,美国此前才放弃了"星座"计划和与之相关的长期驻留计划,而是更为务实,转而聚焦近地小行星——这一突然变化是彼时美国财政空虚的印证。

与此同时,中国、俄罗斯、韩国、印度和日本等其他国家依然将目光投向月球,不过多数国家并不准备派遣宇航员……

此外,尽管月球空间站在航天史上可谓是一个全新概念,但面对大富豪埃隆·马斯克(Elon Musk)2024年通过 SpaceX 将人类送上火星的豪言壮志,这怎么看都显得有些保守。航天人的进取精神哪里去了?

SpaceX

要理解个中曲折,还得从国际空间站(ISS)说起。事实上,NASA及其合作伙伴近几年一直都在思索国际空间站的未来。

国际空间站建于1998年,位于距离地球400千米的近地轨道上。它曾代表着全人类的航天梦想,如今,却已悄然接近退役的年龄。国际空间站不仅日趋迟暮,其可用资金也将于2025年告罄。该为它寻觅一位继任者了。

ISS

另一方面,NASA也想借着月球空间站的机会,解决一个一直困扰他们的棘手问题:赶紧为正在建造的SLS重型火箭(Space Launch System)找到用武之地。

Artist's rendering of a SLS Block 1

2017年,美国放弃了捕捉小行星计划,这个价值350亿美元的大家伙就被某些人嘲讽为"永不出发的火箭"。为了给SLS正名,NASA必须找到一个与其投入相称的目标。


火星登陆前的初步测试

不管埃隆·马斯克怎么说,登陆火星尚需时日,毕竟火星太远了,登陆难度太大,且耗资不菲。

"推进阿波罗计划时,为了挫败苏联,人们可以在10年内陆续增加50倍预算,然而那个时代已经过去。"法国空间研究中心(CNES)太阳系探索计划负责人弗朗西斯·罗卡尔(Francis Rocard)分析道。

但月球空间站计划能测试空间站设备的可靠性,它的后续型号将在2030年代中期担起将人类送上火星的重任。"根据现有的技术和资源,这样做似乎最为实际。"CNES战略部主管弗朗索瓦·斯皮艾略(François Spiero)如是评价。他对该计划了然于胸,因为他已连续数年代表法国参与相关讨论。

月球空间站计划是否只是技术与资金的一个无奈妥协?

绕月飞行的空间站

事实上,专家一致表示,该计划的确能为将来人类登陆火星发挥作用。目前,尚无任何载人火箭能够从地球直飞火星。想要运送成吨的设备,我们必须首先摆脱地球引力。然而仅是燃料就将占据运载火箭起飞重量的四分之三!唯一的办法是将小部件分批送入轨道,然后在无重力、无体积限制的太空中,将它们组装成形。

"只不过这些操作我们也可以在地球轨道进行,无需前往月球。"一位工程师坦言。但月球空间站的另一张王牌是它具有多种用途。"空间站类似珠峰大本营:我们既可以在那里驻扎,也可以为登陆月球、火星或者其他天体等长期计划储备物资。"欧洲空间局(ESA)国际空间站项目负责人贝尔纳多·帕蒂(Bernardo Patti)总结道。

但要在距离地球38万千米的地方建立一个可以驻留的基地,我们还需克服许多困难。


载人飞行的若干问题

首先是资金。

为了分摊这笔费用,NASA希望复制国际空间站模式,邀请其他机构加入合作,俄罗斯是首个、也是目前唯一一个已经确认加入这项计划的国家。策略似乎已经奏效:想要获利就必须付出,几乎所有有意参与的航天机构都开始就他们能在这一计划中起的作用展开谈判。"中国甚至也表现出参与意向。"一位观察员透露。

然而合作模式也存在极大风险,因为各方的初衷不尽相同。

嫦娥四号

中国和俄罗斯志在勘探甚至开发月球资源,而其他各方,例如,ESA局长约翰·维尔纳(Johann Woerner)则希望能建立一个"月球村"。至于法国,火星才是他们的优先目标。"我们支持这个计划,但我们不会为空间站投入更多。"弗朗索瓦·斯皮艾略如是表态。

如此多的想法从一开始就给空间站的规模设计带来巨大的压力:它必须具有多种用途;而为了分配它的使用时间,各方还需要进行艰巨的谈判。

最大的困难在于,说服各方出钱。

Lunar Orbital Platform-Gateway(LOP-G)

我们尚且不知整个计划要花费多少资金,鉴于月球空间站距离地球更远,它必定比国际空间站更昂贵,而后者的开支就已高达1200亿美元!空间站能够促进科学进步,这是各方出资的主要动因。问题在于,国际空间站是一个反面教材:人们一直质疑它究竟能否创造出"世界级科技"。

部分科学家认为,如果投入同样多的资金,非载人项目(卫星、探测器、着陆器)的性价比一定远高于载人项目,因为派遣宇航员会大幅增加项目预算。意识到这个问题,NASA和ESA组织了若干次专题研讨会,旨在确定最具意义的研究方向,让整个计划更有说服力。

最后,这项计划还会面临大量技术性难题。诚然,我们曾经多次成功登月,我们也建造了一个自2000年起不断有宇航员驻守的空间站,但想要成功在月球周边建立永久栖息地,其难度远非迈出伟大一步的阿波罗计划或是国际空间站可以比拟。

要迈出这一步,需要克服更多困难:月球环境对宇航员和设备的要求更加苛刻,尤其是要面对可怕的宇宙辐射,而距离也会加大补给和在轨生存的难度。

登月假想图

困难重重,但"技术上并非遥不可及",弗朗西斯·罗卡尔表示,但他同样承认:"涉及火星登陆的相关难题,例如着陆和起飞,依然有待解决。"这才是未来太空门户所要承担的主要挑战:像阿波罗计划那样,在梦想与技术间架筑桥梁,成为再次迈出"人类的一大步"的重要推手。


撰文 Pierre-Yves Bocquet

编译 苏迪


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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:新发现

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