不得不承認,人類的科學夢想實在太多了,想要實現核聚變無限清潔能源,還想要奔向宇宙,還想要移民前往其他星球。不過現實中的科學總是需要一步一步來,在太空探索領域中,人類目前最想要實現的就是登陸火星,重返月球。實現這個目標不是那麼容易的事情,相比於月球,火星距離我們可遠的多了,那科學家們該怎麼做呢?
地球和火星距離最近的也有5460萬千米,聽起來確實遠的多了,不過我們需要注意的是地球和火星之間還有月球,所以科學家們計劃把月球當做「跳板」然後再前往火星。這個「跳板」其實就是一系列月球計劃,其中實現月球表面基地,月球軌道空間站是月球計劃的重點。任何前沿科學都需要有預算和科學價值的考量,科學家們很會精打細算,如果從地球直接出發比從月球出發的預算高,而且我們目前也做不到直接從地球出發前往火星進行載人任務。那麼今天我們將著重來說月球軌道空間站,未來月球表面和月球軌道空間站的可持續生態可以幫助人類更快的到達火星。
多年來,有很多科學探測器到達火星
想要登陸火星?就需要做好準備工作,半個多世紀以來,人類向火星發射了近50架探測器,我們對火星的了解逐漸加深,這可以說是對火星的初期了解階段,就像當年阿波羅登月計劃之前,太空人需要先了解月球,先了解太空飛船,先了解如何太空行走一樣。而月球軌道空間站和月球表面基地就是人類向火星進發的具體規劃,那麼這該怎麼進行呢?科學家們已經有了詳盡的計劃。
具體來說,美國宇航局的科學家們會在2024年人類重返月球之前準備好月球軌道空間站模塊,至少需要兩個空間站模塊,這和其他地球軌道空間站一樣,模塊都是拼接起來的。在這期間,SLS火箭和獵戶座飛船也需要準備好,因為這是未來運載太空人或者運載月球軌道空間站模塊的必備要素。在2024年人類將重返月球,開始月球表面的建設工作,花費最多十年,在這十年間全世界太空企業或者機構就會向月球運送很多必備結構,甚至可以在月球表面建造一個火箭發射臺等等。十年為期,人類將再次出發前往火星,這將是人類行星移民的新篇章。
現在雖然還在計劃初期,但是很多計劃已經在著手進行了,而從長遠來看,月球空間站不僅可以支持太空人前往火星,它也是和地球溝通的一個橋梁。不過如何在月球附近建造空間站,這是一個問題。其實我們需要的是一個很強大的火箭,SpaceX的星艦已經接受了美國宇航局的合同,可以為月球軌道空間站運送模塊或者月球著陸器,除此之外美國宇航局自己還有SLS火箭。接下來我們就可以複製地球軌道空間站的建造模式,從根本來說,月球軌道空間站模塊的建造過程與地球軌道空間站是一樣的,也是多模塊堆疊的方法。
雖然建造過程一樣,但是月球軌道空間站比地球附近的空間站更加先進,更加現代化,還會結合人工智慧和其他機器人技術。另外未來的月球軌道空間站即使沒有太空人也可以作為深空前哨科學站點自主運行,自主進行科學實驗。空間站的初始結構將包括動力和推進模塊以及一個被稱為HALO的居住貨物模塊,這個模塊可以接收太空人或者從地球來的貨物。
SLS火箭,獵戶座飛船,月球軌道空間站都是月球計劃中不可缺少的一部分
未來科學家們還計劃給月球軌道空間站添加一個加油站模塊,由月球表面的可持續資源供給,這個加油模塊可以為路過的飛船或者其他空間站結構加油。這裡還可以成為一個維修的模塊,如果有太空飛行器在前往月球的過程中出現了一點問題,和月球軌道空間站對接之後,太空人還可以為其修復。
不同的空間站模塊有不同的作用,也分別由不同的公司承包,了解空間站結構是非常重要的,因為這關係到未來月球軌道空間站能有哪些具體的作用。其實剛才已經提到兩個初始結構,分別是動力推進模塊和居住貨物模塊,這兩個模塊非常重要,動力推進模塊由Maxar公司負責開發,這個模塊將負責未來空間站的姿態控制和動力來源。而居住貨物模塊將是太空人的初始居住模塊,我們也可以把這個模塊看做是一個控制模塊,也就是說未來太空人可以在這裡控制整個空間站的環境,比如溫度,壓力,通信,模塊間的功率分配等等,這個模塊由Northrop Grumman開發。
月球軌道空間站擬議和確定的計劃模塊,確定的計劃模塊包括動力和推進模塊,居住貨物模塊和ESPRIT歐洲模塊
未來,兩個初始的模塊不是空間站的全部,未來整個月球軌道空間站的加壓空間會達到125立方米,只有兩個模塊不足以承擔深空科學前哨站的任務,所以除了初始模塊,我們再來看看其他模塊,它是由歐洲負責的,實難想像,人類居然在另一個天體的軌道上建造空間站了。
在西班牙塞維亞舉行的為期兩天的部長級會議上,歐洲宇航局成員國批准了近125億歐元的資助計劃,以幫助提振未來歐洲太空探索技術。歐洲宇航局探索主管David Parker表示:「大約有25%的探索預算將用於月球活動,包括為月球軌道空間站提供iHAB和ESPRIT模塊,月球機器人任務以及為美國宇航局獵戶座飛船提供歐洲服務模塊。」其實在2018年10月24日,COMEX就與空中巴士公司籤署了一項合作協議,以開發ESPRIT模塊,這是未來月球軌道空間站的歐洲模塊結構。而國際居住艙iHAB模塊將是歐洲宇航局與日本宇航局合作建造的另一個居住模塊,iHAB將和居住貨物模塊一起,為月球軌道空間站提供125立方米的可居住體積。
對於空間站來說,加壓模塊和提供電力的能量模塊不是全部,月球軌道空間站還需要其他的結構來支持其深空前哨科學站的任務。為了更好的幫助空間站進行飛船對接或者進行修繕工作,國際空間站還需要其他的結構,模塊機械臂就是一個很好的選擇。機械臂在空間站的日常運作,維修,對接等方面起到了重要的作用,月球軌道空間站也會有一個重要的機械臂結構,它就是智能機械臂系統Canadarm3。相比於在國際空間站上的Canadarm2,Canadarm3使用了更先進的人工智慧軟體,無需太空人人工幹預即可完成一些修繕任務。
與400千米地球軌道國際空間站相比,月球軌道空間站要遠得多。美國宇航局計劃在近直線光環軌道上運行月球軌道空間站,如果在這裡運行的話,月球軌道空間站離月球表面大約在1500公裡左右,軌道最遠可以達到70000公裡。美國宇航局局長表示:「這個軌道繞月旋轉一周需要六天,近直線光環軌道可以讓月球軌道空間站始終在月球陰影之外運行,這不會影響與地球的通信。」
Canadarm3機械臂工作渲染圖
另外,月球軌道空間站一次最多可支持四名太空人在這裡工作,太空人在空間站內有很多事情要做。比如說他們可以操控月球表面的探測器,這不是在地球,所以幾乎是沒有延遲的,月球軌道空間站太空人們還需要進行大量的科學實驗。在這個時候,醫生和任務計劃者將仔細觀察太空人如何在深空環境中生活,太空人們的心理和生理將有什麼變化。不過在初期,月球軌道空間站的大部分時間都可能無人居住。
未來十年,太空探索領域會發生翻天覆地的變化,就是在這十年間,人類很可能會登上火星,在火星長居,而這一切都需要月球可持續生態的幫助。太空人們可以在月球表面建造居住區,用月球表面土壤和3D列印技術建造一些防輻射,擁有溫度控制系統的房子。縱觀未來,月球軌道空間站可能是第一個月球空間站,但一定不是最後一個,我們需要以更長遠的目光看待未來太空探索技術,未來可期,想到未來人類將前往火星,我就有一些激動了,這將是本世紀的盛事。