阿波羅登月50周年:宇宙飛船、火箭都砍掉重造!美國航天總署誓言2024重返月球、建立殖民地,這次將面臨何種挑戰(zhàn)?
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美國登月任務(wù)“阿波羅計劃”中,共有7次嘗試載人登陸月球,并有6次成功。1969年7月20日,“阿波羅11號”航天員阿姆斯特朗踏上了月球土地,此后美國航天總署(NASA)幾乎是每半年就出一次任務(wù),除了阿波羅13號任務(wù)發(fā)生氧氣罐爆炸導(dǎo)致任務(wù)失敗以外,每一次登月都創(chuàng)下紀(jì)錄。
1972年12月16日,“阿波羅17號”航天員塞爾南站在月球上,語重心長地說道:“我邁出了人類在此的最后一步并即將返回地球,或許要再過一段時間才會回來,但我相信不會太久?!睕]想這是迄今為止最后一次登月任務(wù),這句“不久之后”竟要再等至少52年。
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1969年7月24日,阿波羅11號登月任務(wù)3位航天員重返地球。
時隔將近半世紀(jì),對太空懷有雄心大志的現(xiàn)任美國總統(tǒng)特朗普(Donald Trump),2017年12月簽署“太空政策1號指令 ”,指示美國邁出重返月球的第一步,為前往火星與宇宙更深處作準(zhǔn)備。美國航天總署(NASA)重新啟動太空探索任務(wù),計劃要在2024年前重返月球,并首度讓女航天員登上月球表面。如果特朗普順利于明年連任美國總統(tǒng),2024將是他八年任期的最后一年。
對比先前的登月任務(wù)以希臘神話中的太陽神“阿波羅”(Apollo)為名,美國航天總署(NASA)5月時宣布,最新登月計劃將以阿波羅的孿生姊姊、月亮女神“阿提米絲”(Artemis)為名。根據(jù)美國航天總署(NASA)署長吉姆·布里登斯廷Jim Bridenstine)的說法,阿提米絲1號任務(wù)預(yù)計2020年進(jìn)行,挑戰(zhàn)“無人駕駛繞月”;2號任務(wù)將于2022年左右展開,嘗試“載人繞月飛行”;眾所矚目的2024年航天員登月則是阿提米絲3號任務(wù),地球?qū)⒄Q生首位登月女性。
布里登斯廷說,這次登月人類將不僅是“插國旗”、“宣告我來過”,而要留下可以永久存續(xù)于月球的軌跡,“讓我們的登陸器、機(jī)器人、探測車以及航天員都能留下”。但是迄今為止,
美國航天總署(NASA)尚未建設(shè)好達(dá)成任務(wù)的關(guān)鍵元素,也沒有測試飛行,人類誓言再踏上月球,這次還會需要付出什么代價,面臨什么樣的挑戰(zhàn)?
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1969年7月21日,阿波羅11號登月任務(wù),遠(yuǎn)眺地球。
挑戰(zhàn)一:航天員登月前須經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練
美國航天總署(NASA)有38位現(xiàn)役航天員,其中12名為女性,她們是來自各領(lǐng)域的菁英,包含研究最致命疾病的微生物學(xué)家、前中央情報局(CIA)技術(shù)官、醫(yī)師、電機(jī)工程師。但誰能脫穎而出成為首位登月女性?布里登斯廷表示:“將會由實力受到認(rèn)證、曾經(jīng)飛行過、曾去過國際太空站的人擔(dān)任?!?/p>
航天員邁克爾·巴拉特(Michael Barratt)告訴英國廣播公司(BBC),美國航天總署(NASA)近來的挑選條件比以往嚴(yán)格,現(xiàn)在的航天員不僅需要會駕駛飛船,還樣經(jīng)過各方面的嚴(yán)苛訓(xùn)練,包含太空漫步、機(jī)器手臂操作、熟悉各種系統(tǒng)、精通英語及俄文,以及能夠適應(yīng)獨自關(guān)在狹小空間內(nèi),一次就是待上半年。
航天員還必須經(jīng)過體能訓(xùn)練,才能安全地在外層空間執(zhí)行任務(wù)。巴拉特說,雖然月球表面的重力是地球的六分之一,但航天員必須穿著很重的裝備,在月球上挖掘、攀爬、探索,“這就是風(fēng)險所在,就算有宇宙飛行服保護(hù),一不小心摔跤還是可能會骨折”。此外還要克服月球表面的粉塵造成咳嗽、呼吸困難,以及劇增的輻射量,據(jù)悉在月球表面的高能輻射,比160公里到2000公里的近地軌道還要多達(dá)3倍。
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1969年7月24日,阿波羅11號登月任務(wù),美國總統(tǒng)尼克松迎接三位仍在隔離中的航天員。
挑戰(zhàn)二:登月宇宙飛船“獵戶座”
載人前往月球的宇宙飛船,將會是美國“洛克希德馬丁公司”(Lockheed Martin Corp)建造的新一代登月艙“獵戶座(Orion)”,這重達(dá)10噸的機(jī)械,運(yùn)用了遠(yuǎn)比1960年代還要先進(jìn)、創(chuàng)新的技術(shù),包含4臺自動飛行計算機(jī),擴(kuò)增實境(AR)鏡片,航天員可以在現(xiàn)實場景中看到機(jī)械數(shù)據(jù)、工作指南,更輕松、有效率地完成任務(wù),如同科幻片的劇情。
當(dāng)“獵戶座”返回地球時,它將彈出有史以來最大的防熱罩,保護(hù)機(jī)組人員免受降落時,摩擦大氣產(chǎn)生的攝氏2760度高溫,緊接著將有11個降落傘幫忙降速,使它平安落在太平洋海面上。
挑戰(zhàn)三:登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”
載著宇宙飛船上太空的登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)'(Space Launch System,SLS)也是致關(guān)重要的元素。它是一個高達(dá)30層樓、可負(fù)荷130噸的重型運(yùn)載火箭,然而發(fā)射面臨一項巨大的挑戰(zhàn),必須確?;鸺婺艹惺芡七M(jìn)器的劇烈晃動,此外太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)的開發(fā)成本更是天價,目前已經(jīng)花費(fèi)125億美元,今年6月政府監(jiān)督機(jī)構(gòu)指出,美國航天總署(NASA)已為此超支18億美元。
美國另外一家開發(fā)商“波音”(Boeing)的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)項目經(jīng)理約翰·夏農(nóng) (John Shannon)表示,狀況正在好轉(zhuǎn),“我們已經(jīng)挺過最艱難的時候(也就是硬件設(shè)計與測試),我們現(xiàn)在進(jìn)展不錯,廠房正在嗡嗡作響地運(yùn)作,在今年底前我們的第一臺火箭就會出產(chǎn)?!辈贿^直到2020年6月以前,美國航天總署(NASA)都不會進(jìn)行火箭試飛。
挑戰(zhàn)四:建造月球太空站
美國航天總署(NASA)正在推動大計劃“繞月軌道平臺——門戶”(Orbital Platform-Gateway),旨在搭建一個環(huán)繞月球的太空站,未來可作為航天員往返火星時能停留的太空中轉(zhuǎn)站。“波音”的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)項目經(jīng)理約翰·夏農(nóng) 2011年在美國航天總署(NASA)工作期間,完成了“門戶”的設(shè)計架構(gòu),他表示:“若能圍繞月球,建立一個小型太空站,那將會很有意義。”
約翰·夏農(nóng) 表示:“門戶架構(gòu)讓機(jī)組人員在登陸月球之前,有空間可以事先做整頓。若任務(wù)期間出現(xiàn)差錯,它可以充當(dāng)避風(fēng)港?!鄙修r(nóng)表示,最終如果人類要前進(jìn)火星,“門戶”可以是會集后勤物流的中間站。
挑戰(zhàn)五:開發(fā)更可靠的自動著陸系統(tǒng)
半世紀(jì)前,尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)差點沒有辦法踏上月球,因為“阿波羅11號”的登月艙偏離航線,欲自動著陸在距離原訂地點的6.4公里處。當(dāng)時在下降過程中,阿姆斯特朗往窗外望,發(fā)現(xiàn)登月船正駛向巨型火山口,那周圍都是車輛大小的巨巖?!敖德湓谀菚新闊?,阿姆斯特朗心想,他于是切換成手動操作模式,駛離巨巖區(qū),降落在平坦的凈海盆地。
可見著陸系統(tǒng)必須更加精確,才能增加任務(wù)成功率,波士頓的“德雷珀實驗室”(Charles Stark Draper Laboratory)執(zhí)行長賈布里爾(Ken Gabriel)表示:“應(yīng)該要建造更可靠的自動著陸系統(tǒng),它必須包含依照地形導(dǎo)航的能力,讓你能透過登陸器的攝影系統(tǒng),得知你在月球的哪里…并立刻提供避開障礙物的方式?!?/p>
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阿波羅11號登月任務(wù)航天員阿姆斯特朗(Neil Armstrong)。
挑戰(zhàn)六:航天員如何在月球生活
“阿提米絲”計劃的最終目標(biāo)是在2028年前在月球部署一系列居住要件,讓月球成為人類的長久基地。初期階段最大的生存挑戰(zhàn)就是氧氣,亞利桑那大學(xué)(University of Arizona)已經(jīng)創(chuàng)造出月球溫室,可在LED燈的照射下,培養(yǎng)萵苣、西紅柿及番薯,不但能食用,還能制造行光合作用,提供氧氣。
另一項則是水源。月球極區(qū)寒冷又黑暗的隕石坑之中,蘊(yùn)含豐富的“水冰”,不但可作為水源,也能制成火箭燃料。但是開挖月球北極與南極沒有那么簡單,在攝氏零下幾百度的深坑,科學(xué)家正在研發(fā)提高溫度到沸點的方法,讓冰融化成水。
最后則是居住地,目前歐洲太空總署(European Space Agency)規(guī)劃建造可以對抗宇宙輻射、真空環(huán)境,與抵擋流星撞擊的“充氣模塊”,不過從長遠(yuǎn)來看,月球居民恐怕還是必須往地下發(fā)展,在月球的地下天然隧道中居住,才能避免嚴(yán)重的大規(guī)模輻射風(fēng)暴。
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1969年7月20日,阿波羅11號登月任務(wù),艾德林(Buzz Aldrin)的面罩與阿姆斯特朗(Neil Armstrong)的身影。
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