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美“阿尔忒弥斯”计划重返月球,全球载人登月热潮再起

来源:环球网

作者:晨阳

2022-08-27 14:33:08

【环球时报特约记者 晨阳】随着美国国家航空航天局(NASA)确定在8月29日发射“太空发射系统(SLS)”重型火箭,美国重返月球计划即将迈出关键一步。与此同时,中国也官宣在2030年左右具备载人登月能力,这一系列举动让全球范围内掀起新一轮载人登月热潮。

美国“阿尔忒弥斯”计划重返月球

据美国有线电视新闻网报道,NASA确认SLS火箭和搭载的“猎户座”飞船已经准备就绪。如果最后环节不出现技术故障或不利天气条件,SLS火箭将于美国当地时间29日8时33分至10时33分点火升空,开启美国重返月球计划的第一步,即“阿尔忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务。

即将迈出关键的第一步

NASA官方网站介绍称,美国重返月球计划代号“阿尔忒弥斯”,取自希腊神话中月亮女神的名字,与当年“阿波罗”计划选择太阳神名字遥相呼应。

执行“阿尔忒弥斯1号”任务的SLS重型火箭和“猎户座”飞船组合体已经于8月17日运送到佛罗里达州肯尼迪航天中心的发射台。SLS被称为有史以来最强大的火箭之一,足以与当年“阿波罗”计划使用的“土星五号”重型火箭媲美。搭载“猎户座”飞船后,组合体高度接近100米,比纽约的自由女神像还要高。据介绍,作为“阿尔忒弥斯”计划的核心装备,SLS可以向月球轨道发送超过27吨的有效载荷,未来经过升级后将提升到46吨以上。

如果一切顺利,SLS火箭将把“猎户座”飞船送到约3700公里的轨道高度,然后“猎户座”飞船将与火箭上面级箭体分离,点燃推进器继续前往月球,环绕月球一周后再返回地球。在这次任务中,它与地球的最远距离将达到45万公里,“将比任何为人类建造的航天器飞得都远”。整个任务总共预计持续42天,飞船将于10月10日返回地球,落入加利福尼亚州附近的太平洋。

“阿尔忒弥斯1号”任务的主要目标之一是测试“猎户座”飞船的隔热罩,因为飞船将以“前所未有的速度”再入大气层。美国“太空”网站表示,它将以每小时4万公里以上的速度进入地球大气层,必须承受2800摄氏度的高温考验。

在这次飞行中,NASA还将测试深空环境中的关键系统,特别是机组人员生命支持系统和导航系统。“猎户座”飞船此行搭载有3个航天员模型。它们装有传感器,可收集包括辐射剂量在内的多种数据。由于“猎户座”飞船运行的位置远远超过GPS系统等常用通信和导航系统的工作范围,它必须通过专门的深空网络与地球保持联系。

第三次发射实现登月

如果“阿尔忒弥斯1号”任务顺利成功,NASA预计最早将于2024年展开“阿尔忒弥斯2号”载人绕月飞行任务。NASA介绍说,“阿尔忒弥斯2号”将使用与第一次发射时相同的SLS火箭,但它将把“猎户座”飞船送到略微不同的绕月轨道上,并在载人的情况下测试“猎户座”飞船的关键系统。

“太空”网站称,“阿尔忒弥斯3号”任务将真正实现载人登月,它最早可能在2025年发射。如果成功,这将是自1972年“阿波罗17号”航天员从月球返回以来“人类首次超越近地轨道”。但该计划能否如期实现,还取决于很多未知因素:前两次任务情况、新舱外航天服的开发进度以及载人着陆系统的可用性评估。例如航天员将在月球表面生活长达一个星期,必须专门研制能在长时间暴露在高辐射剂量环境下保护航天员的舱外航天服,但NASA承认,该航天服的研制进度远低于预期。

在“阿尔忒弥斯3号”任务中,“猎户座”飞船将搭载4名航天员,其中两人搭乘SpaceX公司研制的载人着陆系统降落在月球表面,另两人留在飞船上沿月球轨道飞行。按照计划,登月航天员将在月球表面停留6.5天,相当于“阿波罗”计划中航天员最长逗留时间的两倍。他们将进行4次“月球漫步”,但与“阿波罗”计划不同,这些航天员只能行走,因为在这次的登月清单上没有月球漫游车。

此外,NASA于8月19日确定了“阿尔忒弥斯3号”任务的13个候选着陆区域,每片区域都有多个潜在的着陆点。这些区域都位于月球南极附近。NASA称,所有被认为具有科学意义的地区都靠近月球南极,这是一个包含有丰富资源和未被人类探索的永久阴影区域。

未来计划更具挑战

按照NASA的规划,“阿尔忒弥斯”计划并非简单完成载人登月就算结束,而是意图让人类能永久性地在月球和月球周围定居。完整的“阿尔忒弥斯”计划包括六大组成部分:SLS火箭、“猎户座”载人飞船、探索地面系统、“门户”月球轨道空间站、载人登月系统和“阿尔忒弥斯大本营”月球基地。其中“门户”月球轨道空间站将不仅作为人类登月的转运站,而且将为今后的登陆火星服务。在NASA原先的设计中,“猎户座”飞船运送航天员先抵达“门户”空间站,然后换乘载人着陆系统降落在月面;从月球表面返回时,同样先在“门户”空间站中转,再换乘“猎户座”返回地球。但2020年NASA分管载人航天的副局长洛韦罗表示,由于“门户”空间站的研制进度远远落后于预期,“它将不再存在于2024年登月任务的关键路径上”。

“门户”空间站带来的巨大变动,只是“阿尔忒弥斯”计划进度不断拖延所带来的恶果之一。美国会报告批评称,该计划大量使用不成熟的技术以及过于激进的进度,将使其面临额外的风险。例如前三次“阿尔忒弥斯”任务都是顺序进行的,任何一次任务的延迟都会对后续任务产生连锁反应。此外,“阿尔忒弥斯”计划费用严重超标且进度迟缓。据估计,从2012财年到2025财年,NASA将为“阿尔忒弥斯”计划花费930亿美元;2021财年至2025财年,更需要花费530亿美元。尤其是SLS火箭的单次发射费用超过40亿美元,即便是财大气粗的美国也难以承受,负责审计NASA项目的美国监察长办公室在报告中将SLS项目描述为“不可持续”。

多国推进登陆月球计划

不同于美国执意将“阿尔忒弥斯”计划作为展示国力的象征,很多国家更看重开发月球的巨大商业价值,并纷纷投身于登陆月球的热潮中。包括澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋和英国已经加入“阿尔忒弥斯”计划,并希望能确认开采月球矿产资源的所有权。其中日本政府于5月宣布,将首名日本航天员登陆月球作为与美国合作推动“阿尔忒弥斯”计划的重要组成部分。

尽管苏联在冷战期间的载人登月竞赛中失败,但俄罗斯始终没有放弃载人登月的梦想。2018年,俄罗斯设想利用“叶尼塞”重型火箭作为载人登月和兴建月球基地的关键运载工具。它的月球轨道运输能力至少为20吨,以满足2030年将俄罗斯下一代“雄鹰”号载人飞船送入月球轨道的需求。2021年俄罗斯宣布暂停“叶尼塞”重型火箭的技术设计工作后,俄罗斯的载人登月项目改由多枚“安加拉-A5”大型火箭联合执行。它们计划通过多次发射,分别将载人飞船、月球着陆系统及空间拖船送入近地轨道,进行在轨对接后再实施登月。

印度同样对载人登月充满兴趣。印度空间研究组织宣布将在明年发射“月船3号”探测器,同时加速培训本国航天员,实现独立将航天员送入太空的能力。印度空间研究组织负责人明确表示,“正在关注载人登月任务”。

中国将于2030年具备载人登月能力

在美国SLS火箭即将发射之际,多家外媒也注意“中国将于2030年具备载人登月能力”。“太空”网站援引中国航天科技集团的消息称,中国正在研制新一代载人运载火箭和重型运载火箭,这些火箭未来将承担载人登月、火星探测、木星探测和小行星探测等任务。其中新一代载人运载火箭将在2030年左右具备将中国人送上月球的能力;重型运载火箭研制成功后,将把中国运载地月转移轨道发射能力提升至50吨,支撑月球开发活动;目前规划的一系列重复使用航天运输系统研制工作,将大幅提升中国进入太空的能力、降低进入太空的成本,助力未来航天运输领域大发展。

中国月球科研站更是受到外界的高度关注。探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁此前透露,探月工程四期经过多年论证,已于2021年底正式立项,进入实施阶段。他提到:“探月工程四期的主要目标是对月球南极开展科学探测,建立起月球科研站的基本型。后续将分3次任务实施,分别是嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号,计划在2030年之前完成。目前研制工作进展顺利。”

俄《观点报》称,中国和俄罗斯在今年3月签署了国际月球科研站的合作项目协议。该项目是一个可以长期自主运行的综合性科学实验基地,旨在进行月球自身探索和利用、月基观测等多种科研活动。国际月球科研站一共设置了3个建设阶段。在此期间,中俄两国首先会展开探月活动,并在月球表面及月球轨道上建造月球空间站,最终使该科研站能全面投入运转。预计到2035年,国际月球科研站能源、通讯、导航、远程运输、天地往返等系统将完成建设。

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