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美國新老登月計劃有三大不同

2019-07-18 11:44:52  來源:科技日報

1969年7月20日,隨著阿姆斯特朗邁出登月艙的“一小步”,美國終于實現了將人類送上月球的宏偉目標,但僅僅過了3年,“阿波羅”計劃就宣告終止。今年5月,美國再次宣布重新踏上登月征途,推出了雄心勃勃的“阿爾忒彌斯”計劃,誓言5年內將宇航員再次送上月球。

時光飛逝50載,“阿爾忒彌斯”與“阿波羅”究竟有何不同?美國能否順利推進新的登月計劃?

目的不同

一為政治一為經濟

“美國開展‘阿波羅’計劃的時代背景是冷戰,美蘇在太空中激烈競爭,而蘇聯通過發射第一顆人造地球衛星以及實施人類首次載人航天暫時占據優勢地位。”全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示,美國朝野上下認為這是嚴重的政治問題,所以在1961年決定實施載人登月計劃,顯示美國作為全球首屈一指的超級大國的綜合國力和技術實力。“阿波羅”計劃的結果是政治上確立了美國航天領域的領先地位,科學上深入認識了月球,技術上取得了諸多突破,經濟上靠先進科技拉動發展。同時,美國也憑借“阿波羅”計劃積累了豐富的大型工程管理經驗。

“現在,美國在經過多年論證后重啟登月計劃的原因是認為開發月球的意義更為重要。”龐之浩說,首先月球上有多種地球上沒有的礦藏,特別是豐富的氦-3,是地球上稀缺的核聚變原料;其次,月球有豐富的水冰,能夠建設月球基地;再者,月球的低重力、高真空環境能夠用于生產特殊的材料和藥物等。此外,發展載人登月技術能夠帶動基礎科學、高新科技的發展和多學科交叉,而且以月球為跳板能夠更快更省地開展載人深空探測。最重要的是,載人登月能夠有效拉動經濟發展,在“阿波羅”計劃產生的3000項專利中有1000多項用于國民經濟。

龐之浩認為,“阿波羅”計劃以實現政治目標為主,而新的登月計劃則主要為了經濟利益。月球不屬于任何國家,但誰先開發、誰先受益。

技術差異

科技進步成本降低

“除了目的不同,相比50年前,現在的登月技術也有明顯進步。”龐之浩介紹,以飛船為例,雖然新的“獵戶座”和“阿波羅”計劃中的指令艙外形相似,但其體積更大、載人數量和運送物資更多。“獵戶座”服務艙以太陽能為動力,相比“阿波羅”使用的電池,能源更為充足,且“獵戶座”可通過更換熱防護層實現重復利用,而“阿波羅”則為一次性使用、成本更高。同時,“獵戶座”的用途更多,既可用于空間站天地往返,也能用于探月登火,其交會對接自動化程度更高,返回方式更多樣,著陸方式也更可靠。

“‘阿爾忒彌斯’和‘阿波羅’最大的技術不同點在于借助月球軌道空間站實現可重復登月。”龐之浩談到,宇航員通過“獵戶座”飛船進入月球軌道空間站,平時在空間站中開展科研工作,需要時可使用登月器隨時出發降落在月面任何一點,甚至可將其作為登陸火星的前哨站。這種方式技術上更先進,實施起來也更方便。

“既然新的登月計劃突出經濟利益,新的技術也必然成本更低。”龐之浩還說,“阿波羅”計劃中一枚“土星五號”運載火箭的發射成本相當于現在的40億美元,而美國國家航空航天局(NASA)正在研制的“空間發射系統”借鑒了航天飛機的部分技術,成本要低得多。同時,私營航天公司的參與也會顯著降低成本,SpaceX等公司也在研究重型火箭,計劃開展環月旅行、載人登月甚至搶在美國政府前面登陸火星。

登月實難

政治掣肘技術不易

龐之浩告訴科技日報記者,1972年,美國之所以放棄“阿波羅”計劃,一方面因為蘇聯重型運載火箭研制受阻,退出登月競賽;另一方面則是由于登月耗費巨額資金,影響美國發展空間站、航天飛機等新的太空技術。另外,其與美國陷入越南戰爭泥潭也不無關系。

“現在,美國政府推動重返月球仍然面臨一些困難。”龐之浩表示,首先資金就是個大問題,“阿波羅”計劃出于政治目的,可以不惜任何代價,舉國之力、連續投入。即使換了總統仍能保持政策一致,但冷戰時代早已過去,美國政府能否說動國會在載人登月上再次投入巨額資金仍是個未知數。其次,政府更迭也會影響登月計劃施行。小布什時期就曾提出重返月球,但民主黨奧巴馬上臺后認為再登月球意義不大,改為以小行星為跳板載人登陸火星;特朗普執政后雖然維持登陸火星的總目標不變,卻將方案路線改為以月球為跳板,回歸到小布什的政策。未來這種變化反復可能還會出現。

“從技術上看,美國新的登月計劃要實現由登月到駐月的轉變,而駐月是一項龐大的復雜工程。”龐之浩指出,比如月球基地的選址要求同時具備水和陽光,而月球赤道陽光充足卻沒有水,兩極水冰豐富卻沒有陽光,這需要對月球進行更全面的勘探。此外,月球基地的能源系統、生命保障系統、月球航天服、新型月球車等都是必須攻破的技術難題。

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