用土星5號進行載人登月已過去快50年,為何不再用它來登月了呢?

2020-12-04 優美生態環境保衛者

隨著我國嫦娥五號探月活動的順利實施,世人的目光齊聚我們深空探測技術的偉大成就,紛紛為我們科學技術水平和綜合國力的提升點讚。與此同時,以美國SPACE公司為代表的多個航空航天巨頭,也在紛紛開展大型火箭發射實驗和星際探索工程布局。不過,很多人將現有大型運載火箭的推力和運載能力,與上世紀承擔阿波羅計劃後期載人航天的土星5號運載火箭進行深入對比,發現各個方面的技術指標都是遜色的,按理說50多年的科學水平發展,不可能還造不出比土星5號更出色的火箭,因此得出當年美國登月時的土星5號,要麼是個模型、登月造假,要麼土星5號的技術丟失的結論。

實際上,這兩個猜測都站不住腳。因為從我們先後實施的嫦娥探月工程來看,在觀測月球表面的基本環境狀態的同時,已經發現了先前美國探測器登月的痕跡,表明當時載人登月不是子虛烏有。而且現在關於土星5號的實體、以及相關檔案技術資料,都還完整地保存著,無論是技術還是資料,都沒有丟失。那麼,我們所關注的問題,就變成了為何土星5號的技術,現在沒有得到應用,新建造的火箭都趕不上土星5號呢?

其實美國實施載人登月,並不是一蹴而就的,而是從1966年開始,利用3年的時間,通過先期發射7個月球無人探測器(包括環月運行的探測器,也包括在月球表面降落的月球車),得到了關於月球外層空間、月球表面的基本狀態指標數據,比如溫度及變化、大氣狀況、地形地貌、巖石和土壤狀態、太陽輻射情況等等,從而為載人登月提供了最基礎最關鍵也是最重要的信息。

但是,在當時美蘇爭霸的高潮時期,為了爭奪太空競賽的主動權、提高對國際事務的話語權以及提高國力綜合影響,只發射無人探測器到月球,顯然份量不夠,於是美國將阿波羅計劃又深入一步,開始著手實施載人登月,不過與無人探測不同,實施載人登月,無論是從火箭載荷、生命支持系統、返回系統等方面,都有著全新的挑戰,特別是火箭的有效載荷大量增加,所依託發射火箭的推力必須能夠滿足要求,否則一切都是徒勞。

於是在馮·布勞恩為主導的研發團隊多年努力下,根據不同的應用需要,設計和研發出了土星火箭的系列型號,其中土星5號是體積和質量最大、結構最複雜、推力最強的一個型別。根據公開的資料顯示,土星5號火箭是三級火箭結構設計,總重約2970噸,其中燃料總重2600噸左右,其近地軌道的動力達到140噸,進入地月轉移軌道之後的動力仍為48噸以上。實施的方案是火箭運行到環月軌道之後,一部分作為軌道器懸在月球上空軌道上,一部分分離降落到月球表面,這樣既滿足了安全的需要,又比較經濟。通過這種方式,通過土星5號運載火箭,美國一共進行了12次發射,成功將12人送入月球表面登陸。

從1973年後,美國不再實施載人登月,土星5號也就沒有了用武之地。之所以不再實施載人登月工程,主要由以下幾個方面的因素所決定:

一是國際大環境發生了劇烈變化。美國和前蘇聯兩個超級大國,在爭霸的進程中,科學技術已經滲透到各個領域,特別是在對太空探索方面,前蘇聯一開始一馬當先,對月球發射了20多顆探測器,美國為了搶回主動權,實施了持續性的阿波羅計劃,並且在載人登月方面實現了突破。不過,隨著前蘇聯的解體,爭霸的基礎不復存在,進行太空競賽的熱情隨之消退。

二是載人探月工程花費巨大。美國僅在進行載人登月前期準備階段,就花費了數百億美元,而在研發土星5號方面共花費了60多億美元,每發射一次還要花費近2億美元,考慮到通脹因素,這些費用折合到現在,差不多要翻20多倍,這即使對經濟最發達的美國來說,也是個天文數字。

三是沒有更多的載人探月需求。之前美國所進行的對月球諸多探測活動,包括環繞月球飛行的探測器、在月球著陸的月球車以及後來的載人登月,對月球的基本狀況和相關指標掌握得應該算是比較全面了,再加上美國以及其他國家沒有更深入的科技需求這個環境下,土星5號自然得不到重新應用。

四是目前載人登月所要考慮的綜合因素更多。在美蘇爭霸期間,時間就是金錢,就是話語權,雖然在發射火箭之前已經做好很多前期準備工作,但是仍然存在著很多準備不充分、技術不成熟等方面的問題,為了戰略的需要,不得不在搶時間、抓進度上孤注一擲,這使得當時的載人登月面臨著諸多危險和不確定性因素。如果現在要實施載人登月,除了火箭的推力以外,還需要更多考慮技術的安全性、科技價值、人才儲備、綜合國力影響等因素,最後才能確定實施行動的必要性和可行性。

正是基於以上4個方面的因素,使得土星5號在完成既定歷史使命之後,再也沒有登上應用舞臺。預計未來10年,將是世界主要航天大國深空探測技術革新和迅猛發展的重要時期,隨著應用需求的逐步提升和拓展,達到或者超過土星5號火箭推力和運力、技術更加先進和節約能源的大型火箭,肯定會應運而生。

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