50年前就能載人登月怎麼現在只能帶著史努比繞一圈?
明明半個世紀前人類就已經登月了…為什麼NASA打著“重返月球”的旗號折騰了這麼老長時間,最新進展還只是帶著假人繞月飛行?北京時間今晚8點,承載著阿耳忒彌斯計劃的SLS火箭,將在肯尼迪航天中心發射升空,整個飛行旅程為期42天。一旦發射成功,就意味著阿波羅時代之後,NASA再度重啟登月計劃,預計在2025年完成登月。當然,前提是在理想的情況下。畢竟在此之前,光是SLS就推遲了至少16次。
文| 楊淨明敏發自凹非寺
來源:量子位
據NASA前副局長透露,即使屢次延期且追加預算,也未必能如期登月。
53年前就已經完成的事情,為何現在還要做得這麼費勁?
阿爾忒彌斯計劃
阿耳忒彌斯計劃Artemis,2017年正式發布,計劃在2024年完成載人繞月,最終目標是在2028年前在月球表面建立永久基地,為登陸火星和更深層次的深空探測任務奠定基礎。
本次任務“無人繞月飛行”正是該計劃中的第一步Artemis 1 ,由SLS重型火箭Block 1與獵戶座飛船合作執行。
△圖源:NASA
表面看上去,從正式發佈到第一個任務實施,中間不過五年。但實際上,背後的設備部署早在十幾年前就已經開始。
獵戶座飛船是從2006年就開始研發了。當時它還是“星座計劃”的一部分,不過這個計劃由於預算超支、進度落後等原因在2010年取消了,又在2011年重啟研發。
另一個主角SLS火箭,更是因故推遲了至少16次,比原來的6年時間表增加了5年多。
要知道,當年土星五號從紙面設計到飛行僅用了6年時間……
如此大費周章重新設計大火箭,為什麼不直接採用當年的原型圖紙?或者在原有基礎上修改呢?
為什麼不能照搬圖紙?
因為土星5號的圖紙丟了。
NASA官方之前特意回應過這個傳聞,表示圖紙沒丟,但是複刻一個土星5號出來意義不大。
因為當年土星5號成千上萬的零件已經不再生產了,如果要重新找到上世紀60年代那些硬件設備廠商……可能還不如重新設計火箭。
而且土星5號當時的控制中心,是基於傳統的大型計算機設計的。
它的內存模塊總容量只有16k字節,卻重達32.9公斤,主機頻率只有2MHz,和現在的計算機完全無法相提並論。
也就是說技術工藝早就過時了。
太空艙方面,獵戶座需要搭載的計算機也要更為先進。
與阿波羅太空艙的單計算系統相比,獵戶座擁有4個計算系統,計算運行速度可以提升20000倍,內存增加了128000倍。
種種原因來看,如果拿著當年的圖紙復刻,都是一件事倍功半的事情,並且還要投入更多錢。
上世紀60年代,土星5號的研發成本約為62億美元,相當於現在的518億美元。
但是SLS的研發成本控制在了230億美元,還不到土星5號的一半。
加上目前NASA的發射台和運載火箭裝配車間,已經改造成建航天飛機之用。
這意味著按照原來圖紙設計的話,發射台也要改造,又是一筆費用。
值得一提的是,錢的問題也是NASA二次登月計劃中,常常被提到的一個因素。
當年美國登月,可以說是“大力出奇蹟”,一口氣花了250億美元,當時美國的GDP還是7000億美元水平。
現在,NASA每年的經費也是大約250億美元,但美國的GDP已經達到23萬億了。
顯然現在的NASA手頭有點緊。
與此同時,SLS火箭項目也並不省錢。不能像SpaceX那樣回收利用,發射成本也更高。
一次發射需要大約41億美元,土星5號大約只需要14.9億美元。
此外,當年燒了這麼一大筆錢上月球後,帶來的有價值發現其實並不多。
這也引起了美國民間、政界的許多爭論:
登月的意義真的有那麼大嗎?
為什麼要重來一次?
隨著“阿爾忒彌斯”計劃啟動,這方面的質疑更加直接:
明明50年前已經登月成功了,為什麼還要再折騰一次?
尤其是儘管半個世紀過去,人類想要登月仍舊需要做非常充足的前期準備,這背後要燒掉的資金可能會高達上千億美元。
對此,NASA負責人比爾·納爾遜在新聞發布會上給出了幾點原因。
一方面,這次登月任務要做的事更多。
它將實現宇航員在深空生活和工作,將完成一系列科學探索實驗,併計劃在月球表面建造永久基地。
NASA方面表示,他們希望能將一些科學儀器、有效載荷送往月球,“以此激勵學生參與到科學探索工程中”。
不難看出,NASA希望通過再次登月,發現月球上更多奧秘。
實際上,在月球南極隕石坑下發現水痕跡後,人類探索月球的熱情和價值都變得更高了。
有水資源就意味著,宇航員在月球上需要的飲用水和氧氣、火箭燃料需要的氧氣和氫氣,都有了解決的希望。
這使得月球將有可能成為一個“太空補給站”。
而且也就意味著,阿爾忒彌斯計劃要比阿波羅計劃飛更遠。雖然月球是阿波羅宇宙飛船的最後一站,但它是獵戶座飛船的第一站,它最終將越過月球到達火星。
在NASA 2024年的機器人登月計劃中,降落點就設在了月球南極附近。
並且月球的荒涼也能為科研提供幫助,月表古老的岩石有助於科學家研究太陽系的起源和形成。
另一方面,其他國家相繼開啟登月任務也給NASA帶來了壓力。
負責人納爾遜提到,中國近年來已經3次成功將機器人送上月球完成探測任務,印度、以色列、韓國也在積極登月,儘管都失敗了。
中國計劃在2030年實現載人登月,確實也是“阿爾忒彌斯”計劃前進的動力之一。
就在最近,探月工程總設計師、中國工程院院士吳仁偉透露,我國探月工程四期已經過多年論證,已於2021年正式立項,進入實施階段。“目前研製工作進展順利。”
按照計劃,探月工程四期的主要目標也在月球南極,將開展一系列科學探測,建立起月球科研站的基本型。
後續將分3次任務實施,分別是嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號,計劃在2030年之前完成。
還有一件事
最後,再回到今晚即將發射的Artemis 1任務,由SLS和獵戶座飛船合作執行。
SLS重型火箭第一節由核心級(四個RS-25D發動機,目前世界最大階段燃燒液體氫氧發動機)和兩個航天飛機固體助推器組成,起飛時最大推力可達到39.1MN(兆牛頓)。
這比當年阿波羅計劃的土星5號推力34.5MN,還高出15%。
僅憑推力,SLS也被NASA稱為史上最強大火箭,也是目前唯一可以進入深空的載人火箭。
成功發射後,飛行至距地球表面3700公里高度時,獵戶座飛船將與火箭1級箭體分離,點燃推進器,飛向月球。
整個旅程距離長達130萬英里(209萬公里)、持續42天3小時20分鐘,飛船將於10月10日返回地球,落入加利福尼亞州圣迭戈附近太平洋中。
據介紹,獵戶座此行將載重54.4公斤,包括3個模擬宇航員的人體模型、史努比玩偶等物品。
△指揮官Moonikin Campos模型,圖源:NASA
其中人體模型中,一個為指揮官Moonikin Campos(以阿波羅13號功臣命名),另外兩名乘客Helga和Zohar,他們將主要負責的輻射探測和測量,其中一個背著輻射防護背心。