美国国家航空航天局(NASA)22日宣布,新一代登月火箭“太空发射系统”(SLS)定于29日搭载“猎户座”飞船升空,将执行“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务。上世纪六七十年代,美国阿波罗登月计划曾轰动全球,并实现了人类首次登月。50年后,美国为何又要向月球重新出发?
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。
据悉,如果错过8月29日的窗口,发射将推迟至9月2日或5日。
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。
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。