NASA「重返月球計劃」細節公開!繼阿姆斯特朗之後,人類下一個「一大步」何時邁出?

2021-01-15 雷鋒網

按「阿爾特彌斯」計劃，2024 年將有兩名太空人登上月球。

  文 | 付靜 

美國太空人阿姆斯特朗邁出的一小步，是人類邁出的一大步。

1969 年 7 月 20 日，人類第一次踏上月球。

50 年後，美國國家層面宣布並要求美國國家航空航天局（NASA）執行重返月球計劃，將於 2024 年將兩名航天員（一名女性、一名男性）運送到月球南極，並於 2028 年建立一個月球永久基地，實現人類在月球定居、學習，甚至再造月球，並將其作為前往火星或進行其他星際探索的中轉站。這就是雄心勃勃的「阿爾特彌斯」（Artemis）計劃。

近日，NASA 公布了「阿爾特彌斯」計劃的幾大關鍵要素，這些要素將使在月球表面建立永久基地並展開研究工作成為可能。

希臘神話中，月亮女神阿爾特彌斯是宙斯和勒託之女，是太陽神阿波羅的孿生姐姐，而「阿爾特彌斯」計劃也將首次搭載女太空人登上月球。

這一計劃於 2019 年 7 月 20 日——阿姆斯特朗登月 50 周年當天公布。

按計劃，這一宏大的工程共包括 3 個階段：

第一階段（Artemis 1）：安裝在「航天發射系統」（SLS）重型火箭上的「獵戶座」飛船圍繞月球進行為期 3 周的無人飛行後返回地球，於 2020 年下半年完成；

第二階段（Artemis 2）：2023 年完成載人飛行；

第三階段（Artemis 3）：首位女性太空人、第二位男性太空人於 2024 年登上月球。

在此基礎上，NASA 計劃於 2028 年建立一個月球殖民地。

值得一提的是，美國 CNBC 電視臺主持人曾對這一計劃進行解讀：

NASA 的長期計劃是重返月球、佔領月球、建立中轉站，然後進一步進軍火星。

2020 年 4 月初，NASA 公布了這一計劃的更多細節，描述了其基礎設施的核心組件，並重點強調了可持續月球探索與發展的概念。

雷鋒網了解到，NASA 的計劃涉及三個關鍵要素。

一是「月球越野車」（LTV）。

實際上，為更好地研究月球，一個不可或缺的角色便是「月面巡視探測器」，即我們常說的月球車——一種能夠在月球表面行駛並完成月球探測、考察、收集和分析樣品等複雜任務的專用車輛，分為無人駕駛和有人駕駛兩種：

1970 年 11 月，前蘇聯發射的無人駕駛月球車 1 號成功降落在月球上，成為世界上首個月球車；

1971 年 7 月，美國阿波羅 15 號太空人戴維斯-R-斯科特和詹姆斯-B-歐文進行了首次有人駕駛月球車的月球表面行駛；

2013 年 12 月 2 日 1 時 30 分，我國在西昌衛星發射中心成功將嫦娥三號探測器送入軌道。同年 12 月 15 日 4 時 35 分，嫦娥三號探測器成功釋放無人駕駛月球車玉兔號，使其駛抵月球表面。玉兔號共在月球上工作了 972 天，作為中國在月球上留下的第一個足跡，意義深遠。

科學家對月球車在月面實地考察後帶回的寶貴資料進行分析研究，無疑大大深化了人類對月球的認識。

另外，各類月球車都具有前進、後退、轉彎、爬坡、取物、採樣和翻轉（跌倒後能翻身）等基本功能，甚至具有初級人工智慧的特徵（如識別、爬越或繞過障礙物等）。這些都與現代機器人所具有的功能相似，因此在某種意義上，月球車屬於機器人技術。

而「阿爾特彌斯」計劃中將使用的月球越野車在本質上其實是有人駕駛月球車。據悉，月球越野車不會有封閉的駕駛艙，所以太空人需要穿上具有防護功能的艙外活動太空衣駕駛月球越野車，進行月面短途旅行。

二是「可居住移動平臺」。實際上，這是一個更大的月球車，完全受人類控制，可支持完成遠離飛船著陸點的更長旅程，最多可支持太空人外出探索 45 天。

三是「月球基地表面棲息地」。這是太空人的固定居所，可以說是太空人在月球表面短期停留的家，可同時容納四名太空人。

值得注意的是，NASA 在公布「阿爾特彌斯」計劃的相關細節時還提到：

與國際空間站一樣，Gateway 也將隨著時間的推移不斷擴大——增加新的模塊、更多的居住空間，以及額外的工作和實驗空間。

NASA 方面表示，以上的改進非常重要，因為它不僅是月球表面任務的起點，也是探索火星和其他星球的中轉站。

就「阿爾特彌斯」計劃後續的火星計劃而言，未來可能將有 4 名太空人組成的小組在 Gateway 上停留幾個月，模擬火星之旅，這也是了解人類火星之旅如何運作的關鍵一步。

上述 Gateway 實際上是 NASA 正在設計開發的一種小型宇宙飛船，將繞月球軌道運行，距離地球 400,000 千米。

實際上，我們可以把 Gateway 理解為一種為 2024 年太空人登月而服務的空間站。Gateway 設有生活區、科學研究實驗室，未來將是太空人的臨時住所和辦公室，太空人可一次生活工作長達三個月。而且即便是沒有機組人員的時候，機器人和計算機也可在 Gateway 內外進行實驗，自動將數據返回地球。

那麼，什麼是空間站？

實際上，空間站又稱太空站、航天站。是一種在近地軌道長時間運行、可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的太空飛行器，不具備返回地球的能力（最終在大氣層中被燒毀）。

20 世紀 60、70 年代，美國阿波羅 11 號飛船（即阿姆斯特朗乘坐的飛船）搶先登陸了月球，前蘇聯在與美國的太空競賽中落敗，因此轉向了其他領域的探索，其中就包括空間站。

1971 年，世界首個空間站禮炮（Salyut）1 號問世，由前蘇聯發射升空。不幸的是，3 名航天員在乘坐禮炮 1 號上的聯盟號飛船返回地球的過程中，由於返回艙上平衡閥異常打開造成的返回艙失壓而全部死亡。

1973 年，美國緊隨其後，發射了天空實驗室號（Skylab）空間站，科學家利用該空間站做了許多關於醫藥、地質和天文等方面的科學實驗。

此後，各國在空間站方面不斷探索。

如今，世界上在軌運行最大的空間站為國際空間站（International Space Station，ISS），自 1998 年正式建站以來，經過十多年的建設，於 2010 年完成建造任務轉入全面使用階段。該空間站主要由 NASA、俄羅斯國家航天集團（Roscosmos）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）和加拿大空間局（CSA）共同運營。

而我國的天宮一號（2011 年 9 月 29 日發射）、天宮二號（2016 年 9 月 15 日發射）都屬於空間實驗室，是一種開展空間試驗活動的載人航天飛行器，規模上小於空間站，可以說是空間站的雛形。預計 2022 年前後，我國也將完成中國空間站（又稱天宮空間站，Chinese Space Station ）的建造並開始運營，規模約 100 噸，可載 3 人。


1969 年，人類第一次登月任務、美國阿波羅計劃的第五次載人任務順利完成。但為何此後的 50 年來再無一人登上月球？

實際上，登月最大的阻礙之一是「月塵」，即月球表面的細小塵埃。多數專家認為月塵是由於隕石撞擊形成，其中大部分是玻璃。

附著於太空飛行器的各種表面上的月塵可能引起很多故障，包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降、部件磨損及熱控系統故障。

因此，太空人不得不花大量的寶貴時間來清除各種表面上的月塵，然而使用刷子清除月塵不僅十分困難，還很容易擦傷器件表面。

當然，登月自然也需要花費大量的金錢——完成「阿爾忒彌斯」計劃或將花費 200-300 億美元。

其中，NASA 為「獵戶座」飛船訂購了 6 至 12 艘密封艙，總價值 27 億美元，2022 財年還將增訂 3 艘密封艙執行「阿耳忒彌斯 6-8」任務，總價值 19 億美元；SLS（太空發射系統火箭）估計發射費用在 10 億美元左右；根據 NASA 公布的總統預算草案， 2019 年為 Gateway 撥款為 198.92 億美元。

不過即便如此，重返月球計劃也在穩步進行。人類的下一個「一大步」何時順利邁出，我們拭目以待。

引用來源：

[1] https://xw.qq.com/cmsid/TEC2020040400778300

[2] https://zhuanlan.zhihu.com/p/96041449

[3] https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E9%97%B4%E7%AB%99/415680?fr=aladdin#1

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