月球將成為火星中繼站 NASA可節省百億

  據國外的一份最新報告稱,現在美國宇航局正在探索返回月球的可能性,並計劃將其作為前往火星的踏腳石,而這種方法每年能夠為其節省大約1百億美元的開支。

  為了確定月球是否值得返回,美國宇航局要求宇航局前高級顧問Charles Miller及其咨詢公司——NexGen Space LLC,計算出這項計劃是否能夠實現降低成本。

  因此該公司召集美國宇航局前高管和工程師們組建了一個團隊,來計算這項任務在成本和技術方面是否可行。他們的計算結果也在本周進行了公佈。

  這個團隊發現,借助目前的商業合作夥伴,比如說SpaceX和波音公司,美國宇航局重返月球的成本能夠降低大約90%,而此前的估計數目為1千億美元。最終他們也設想出了一種月球基地設計。

美國宇航局計劃將月球作為前往火星的中繼站

  返回月球也是有利可圖的。科學家們一直懷疑月球極地可能存在冰凍水,或許就在陽光永遠都照射不到的隕石坑角落。這對於宇航員來說是非常有用的,因為水是火箭燃料的重要成分,但是將水送入太空卻異常昂貴。

  NexGen公司的這個團隊稱,如果人類在月球上採集到水,那麼月球就能夠成為未來飛船前往火星路途中的中繼站。美國宇航局發射火箭所用的燃料越少,它們就能節省更多的成本。

美國計劃重返月球

  但是在美國宇航局將火星目標定位於月球之前還需要進行幾項測量,其中最重要的一條就是月球上究竟儲存了多少水。美國宇航局首位飛行指揮官Christopher Kraft稱:“這是這項研究的困境之一,因為我們並不清楚究竟有多少水在月球上。如果儲水量很少,那麼這項研究就無法繼續。”

  NexGen公司在一份總結中稱:“如果月球被證實真的存在足夠多的水,這樣宇航員就能夠將月球作為一個加油站,這樣能夠把送人類前往火星的項目成本每年降低1百億美元。此外,如果我們在月球上建造一座永久性基地來開採水,這個項目大概能實現自給自足。”

  Kraft稱:“雖然這項研究存在缺陷,但是這個團隊確實非常稱職的完成了工作,而且從理論上為美國宇航局提供了經由月球取道火星的方式。我認為這項報告是非常好的,返回月球是能夠實現的,這需要航空航天企業和美國宇航局之間的良好管理和領導力。”

  其實在此之前,美國宇航局就已經著手月球的另一份開發計劃了。與此同時,其他國家也在爭相想要在月球與他國“一爭高下”。

  歐美爭相規劃月球 美國宇航局擬將月球隕坑改造為“陽光綠洲”

  據國外媒體報道,目前,美國宇航局計劃將月球一處隕坑改造為機器人科學實驗室!月球南極“沙克爾頓”隕坑將變成“一個被黑暗冰冷沙漠包圍的溫暖陽光綠洲”。這項外星環境地球化實驗使用月球登陸車將隕坑環境改造得更接近於地球,並讓機器人在隕坑中工作,分析隕坑中挖掘出來的物質。

  被挑選作為“機器人實驗室”的沙克爾頓隕坑與足球場面積相當,位於華盛頓州兩倍面積大小的一個山谷中,隕坑四周被山峰環繞著。美國宇航局計劃在隕坑中鋪滿太陽能變壓器,這將對機器人提供動能,並對隕坑內部提供熱量。

  在黑暗中沙克爾頓隕坑的溫度大約零下173攝氏度,但是通過許多太陽反光鏡或者日光反射裝置,可以照亮這個隕坑。美國宇航局噴氣推進實驗室艾德裡安-斯托伊卡(Adrian Stoica)說:“陽光無法越過山峰照射到地平線低角度位置,但是在山峰上安裝日光反射鏡,能夠反射陽光至隕坑,使其成為充滿陽光的綠洲。這個隕坑將成為一個大型科學實驗室,在地球之外製造液氫和液氧,作為太陽系內行星間旅行的太空燃料。”

NASA擬將月球南極一隕坑改造為“陽光綠洲”,並鋪設太陽能變壓器,為機器人提供動能

  通過月球登陸車將反光鏡安置在隕坑邊緣,在必要的情況下可以展開,反射陽光進入隕坑。每個反光鏡直徑大約40米,反射的陽光轉換成為動能,可以驅動一組好奇號火星車大小的月球車行進10公里,並避免它們被凍結。

月球南極“沙克爾頓”隕坑

  斯托伊卡解釋稱,像這樣的外星環境改造系統可以在極端環境中產生能量,使沙克爾頓隕坑類似於地球環境,可以派遣機器人或者人類進入這樣的微環境。機器人執行任務具有很大的優勢,它們不需要應對寒冷黑暗環境,覆蓋毯子或者通過放射性同位素熱電機(RTGs)可以加熱。

  據悉,這項太空計劃得到美國宇航局二期資金的支持,擬提供50萬美元作為兩年研究經費。下一步將設計反光鏡,它能夠折疊成為邊長1米的立方體,重量不超過100公斤,反光鏡展開後能夠覆蓋3261米(10700英尺)直徑的區域。

  新官上任三把火:歐航天局新局長欲造月球村

  據國外媒體報道,雖然Johann-Dietrich Woerner教授剛剛成為歐洲航天局(ESA)的局長一周,但卻提出了一些相當大膽的計劃。當被BBC記者問及未來宇宙探索的計劃時,他避開了太空探索老生常談的經濟和社會方面的益處,而是直接回答了這個問題。

歐洲航天局新局長認為月球村對於宇宙探索有著非常大的實用性

  他聲稱:“未來我們應當著眼於國際空間站意外的地方。我們應當借助一艘小型的宇宙飛船在低地球軌道進行微重力探索,而且我建議在月球的背面建造一座月球村。”由於人們對深太空旅程的嚮往,月球任務最近幾年已經有所擱置,雖然這一想法稍微有一點冒險,但是Woerner強調一座月球基地有可能非常具有實用性。

  他補充道:“一座月球村並不僅僅代表建造幾座房屋、一座教堂和一個辦公廳,這座月球村應當代表著執行機器人和宇航員任務並對這一社區有貢獻的全球合作夥伴。”月球村應當建立在月球的背面,並且作為未來火星認為的一座測試基地。

歐洲航天局新局長Johann-Dietrich Woerner

  國際空間站最近獲得了首台3D打印機,而Woerner希望這項技術能夠得到廣泛應用,並用於建造月球和火星基地。他認為國家間的完全合作對於月球村來說是完全必要的,這或許是諷刺美國宇航局拒絕與中國航天局合作的事情。

  他補充道:“在地球上,不同的國家之間存在非常多的問題,太空能夠成為解決這些地球問題的橋樑,而月球似乎就是個非常好的選擇。孤立一個國家並非正確的方式,更好的解決方法就是找到太空合作的方法,以改善地球上國與國之間的關係。”

  中國也正圍繞月球有所行動

  近日,探月三期著陸起飛第一階段不點火驗證試驗在中國航天科技集團公司月球著陸起飛綜合試驗場順利完成。

  此次不點火驗證試驗包括起飛上升試驗、軟著陸試驗和著陸起飛聯合試驗三個部分。該試驗的圓滿成功將為後續嫦娥五號驗證器進行正式的著陸起飛點火試驗做好充分準備。這也是我國首次開展模擬月球表面起飛試驗及著陸起飛聯合試驗。

玉兔號是中國首輛月球車,和著陸器共同組成嫦娥三號探測器

  月球著陸試驗塔架作為著陸起飛試驗核心設備,是2011年為嫦娥三號探測器量身打造的我國首個外場大型高精度月球表面重力模擬試驗裝置。

月球是中國深空探測的起點

  在此次嫦娥五號開展的驗證試驗中,驗證器真實模擬起飛狀態,具有時間短、加速快、末速度大等特點。五院科研團隊經過充分調試和大量地面測試,圓滿完成了此次不點火試驗任務,充分證明試驗架系統已具備完成後續正式點火試驗的能力,可為嫦娥五號探測器後續研製試驗提供重要保障。

  中國人登月:歪果仁操碎了心

  某天,一位外國網友不小心打開了腦洞,籌謀起了中國載人登月計劃的未來。

  “首先,我必須要說我不是火箭專家,”Gawker Media網站的用戶Jason Torchinsky寫道,“任何人看見我嘗試打開一罐牛奶的傻樣後,都能證明這點,但這並不表示,我不能做白日夢。”

  這次,他幻想著中國如何能在五年內又好又快地登上月球,還必須省錢

一位外國網友不小心打開了腦洞,籌謀起了中國載人登月計劃的未來

  Torchinsky認為,如果中國宇航員真能登上月球,將會給21世紀的太空競賽注入新的活力,而且會給美國等其他國家帶來壓力,“尤其是當‘中國正在開發一種特殊宇航服,能讓宇航員對著別國國旗尿尿’的傳聞屬實的時候”。

Torchinsky認為,如果中國宇航員真能登上月球,將會給21世紀的太空競賽注入新的活力

  在他看來,依靠著由蘇聯設計衍生而來的硬件設備(儘管做了現代化改良),中國的載人航天計劃迄今為止取得了緩慢而穩步的進展。只有當這些硬件更新準備完畢,它們才能承接任務,但如果5年裡根本沒時間優化呢?中國還能載人登月嗎?

  Torchinsky覺得行。

  【1】整體流程長這樣

  Torchinsky設想的登月設備只需用到一種新硬件,其它的組件和模塊基本都是中國已經在產的。這個登月設備是這樣工作的:

  【2】舊物新用要省錢

  鑒於中國現在還缺乏可安全載人飛行的重型發射器,Torchinsky就用了一對長征二號F運載火箭——中國已將其應用於發射神舟飛船。第一個長征二號將會搭載和2003年的神舟五號類似的載人飛船(假設它就是神舟X號)。

第一個長征二號將會搭載和2003年的神舟五號類似的載人飛船(假設它就是神舟X號)

  其中稍微有些不同:神舟X號返回艙的防熱罩可能需要加強,使其能夠承受重返大氣層時的熱量;軌道艙(Orbital Module,簡稱“OM”,神舟飛船進入軌道後航天員工作、生活的場所)的內部結構會搭配更細緻的用途,懸浮在太空就像一碗“骨頭湯”。

  【3】新硬件粗暴簡單

新硬件粗暴簡單

  第二個長征二號可能會搭載一種新硬件,Torchinsky稱它為“著陸單元”(Landing Unit,簡稱“LU”),是個稍大點的有效載荷整流罩。它由神舟X號推進艙的4個發動機(1個發動機需要4個噴嘴,所以這裡需要16個)、燃燒壽命更長的大型燃料、氧化劑箱(類似有氧氣和水的箱子,因為這比正常的任務時間要長)組成,全裝在一個4個著陸腿的簡單框架裡。

  “著陸單元”是方位推進器和著陸器下半部分的組合體。Torchinsky指出,中國不需要開發出一個完整的月球著陸器,因為神舟X號的軌道艙已經能承載所有的生活配套設施和電力,能夠滿足登月的軌道機動需求。而且,此前它已在地球軌道上獨立飛行數月,增加著陸腿和發動機的數量之後,輔助登月應該沒太大問題。

  【4】“著陸單元”很輕

  Torchinsky表示,他之所以建議使用4個神舟X號主發動機,是因為每個發動機都會產生超過10千牛(kilonewton,簡稱“KN”) 的推力,而根據阿波羅號的經驗,總共需要40千牛左右的推力才能實現和月球軌道的交會對接。

  理想狀況下,Torchinsky認為,“著陸單元”應該會比一艘完整的神舟飛船質量要輕。這樣,所有長征二號上面級裡未使用的電勢能和燃料就都能輸送到“著陸單元”,助其搭載的飛船出發去月球。他建議,中國航天局可以測算下“著陸單元”的具體數據,以驗證它的可操作性。

“著陸單元”很輕

  所以,Torchinsky先用長征二號上面級(Long March upper stage)讓神舟X號向月球進軍,最後,“著陸單元”單獨分離出來繼續滑行。按照阿波羅號登月的劇本4個發動機將“著陸單元”緩緩推入月球軌道。接著,趁它在那兒停泊的時候,其中一名宇航員(Torchinsky認為,由於消耗品的限制,應該只帶2名宇航員)將會爬到軌道艙和“著陸單元”復合體即著陸器的內部。

  【5】月球不可久留

月球不可久留

  Torchinsky提醒,不管是宅在軌道艙內玩手游,還是出艙找美國的月球車兜兜風,中國宇航員都不能在月球表面停留太久,等到神舟X號回歸原位,至多也就幾個小時。宇航員要回到著陸器裡,重新點燃4個發動機,離開著陸腿,離開月球。

  著陸器會和神舟X號的推進器重新對接,這次是要點燃“著陸單元”的發動機,離開月球軌道,回到地球軌道。大約3天後,軌道艙和“著陸單元”都會被拋棄,剩下的神舟X號返回艙會重投地球的懷抱,感受炙熱的大氣層。登月任務結束。

  總結一下,如果方案可行,那麼Torchinsky認為,利用已經在產的硬件,中國只需要再添點燃料箱、氧化劑箱、消耗品箱和一個著陸架支撐系統,2020年就能載人登月了。

  Torchinsky還補充說,這個方案目前雖然難以實現,卻不失為一次有趣的思維實驗。

  為什麼要開發月球

  大量研究表明,月球有豐富的礦產資源,能造福人類。月球雖然環境惡劣,但也有獨特的優點:引力很小,在那裡建造發射場向空間發射載荷成本很低;沒有大氣,在那裡建造天文台能看得更遠、更清楚;在那裡建造太陽能發電站效率高。總之,月球有巨大的開發價值。

  開發月球階段

  1970年,美國航天局制定了一個龐大的月球基地計劃。1987年,美國女宇航員薩利·賴德受宇航局委託,領導一個小組,較完整地提出了建立月球基地的長遠計劃。該計劃提出,將分3階段建成月球基地。

  首先

  90年代對月球進行無人探測,測繪月面圖,進行月球化學研究,尋找月球水源,深入研究月球環境,並選定月球基地點。接著,在2000年至2005年載人重返月球,並帶來科學與生活設施,開展科學實驗、制氧試驗,並最終建立生活、居住和研究區。最後,2005年至2010年逐漸建立月球永久性居住基地,其中有閉環生活系統,能開展科研、技術實驗、礦產開發、材料加工等。

90年代對月球進行無人探測,測繪月面圖

  其次

  80年代末期,國際宇航科學院認為,人類全面征服月球的時機已經到來。他們建議在今後的25年內,包括中國在內的各個國家應攜起手來,共同努力在月球上建立一個永久的生活區和工作站。這個基地將是一個可供50人至100人居住的生活區,同時也是一個科研站、天文台和生產基地。從長遠的觀點看,月球基地也將是人類探索火星的出發點。21世紀結束以前,建成具有高度自給能力的月球居民區。

美國航天局制定了一個龐大的月球基地計劃

  最後

  建立月球基地、月球發電站和開發月球資源是艱巨的長期任務。科學家認為,建立月球基地和開發月球不存在很大技術難題。一些國家已經開始新一輪月球探測,並且取得了振奮人心的重大發現。

  各國現狀

  1990年1月24日,日本發射了第一顆月球探測器“飛天”。這是除美、俄外,其他國家向月球發射的第一顆探測器。1994年1月25日,美國發射“克萊門蒂—1號”月球探測器。這是自阿波羅17號發射以來時隔22年美國首次發射月球探測器。

  它最重要的探測結果是:首次在月球上發現有冰存在。這對於建立月球基地有極重要的意義。1998年1月6日,美國又發射“月球勘探者”探測器。美國宇航局公佈探測結果時說:月球表面南北兩極有大量的冰,貯量可能高達60億噸,在極區甚至有冰湖存在。這個探測結果可信度很高,令科學家激動不已。

“月球勘探者”探測器

  發現月球上有水,對於建造月球基地和開發月球有巨大意義。因為水是人員生活和植物生長的必需品,而且,水經過電解產生的氧和氫,又是火箭發動機的推進劑。如果水的問題解決了,月球基地的建設和人在月球的長期生活,就都有了可靠保證。已經發現月球上有水,使月球基地建設有了現實的基礎。

月球基地構想圖

  美國航空航天局已宣佈根據該計劃,宇航員將在月球住上1個星期左右,建設月球基地。

  我們已經進入21世紀。在新世紀的入口,人們將有幸看到:月球基地的建設和月球資源的開發,序幕已經徐徐拉開……





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