美国航天总署誓言2024重返月球、建立殖民地,这次将面临何种挑战

阿波罗登月50周年:宇宙飞船、火箭都砍掉重造!美国航天总署誓言2024重返月球、建立殖民地,这次将面临何种挑战?

美国登月任务“阿波罗计划”中,共有7次尝试载人登陆月球,并有6次成功。1969年7月20日,“阿波罗11号”航天员阿姆斯特朗踏上了月球土地,此后美国航天总署(NASA)几乎是每半年就出一次任务,除了阿波罗13号任务发生氧气罐爆炸导致任务失败以外,每一次登月都创下纪录。

1972年12月16日,“阿波罗17号”航天员塞尔南站在月球上,语重心长地说道:“我迈出了人类在此的最后一步并即将返回地球,或许要再过一段时间才会回来,但我相信不会太久。”没想这是迄今为止最后一次登月任务,这句“不久之后”竟要再等至少52年。

1969年7月24日,阿波罗11号登月任务3位航天员重返地球。

时隔将近半世纪,对太空怀有雄心大志的现任美国总统特朗普(Donald Trump),2017年12月签署“太空政策1号指令 ”,指示美国迈出重返月球的第一步,为前往火星与宇宙更深处作准备。美国航天总署(NASA)重新启动太空探索任务,计划要在2024年前重返月球,并首度让女航天员登上月球表面。如果特朗普顺利于明年连任美国总统,2024将是他八年任期的最后一年。

对比先前的登月任务以希腊神话中的太阳神“阿波罗”(Apollo)为名,美国航天总署(NASA)5月时宣布,最新登月计划将以阿波罗的孪生姊姊、月亮女神“阿提米丝”(Artemis)为名。根据美国航天总署(NASA)署长吉姆·布里登斯廷Jim Bridenstine)的说法,阿提米丝1号任务预计2020年进行,挑战“无人驾驶绕月”;2号任务将于2022年左右展开,尝试“载人绕月飞行”;众所瞩目的2024年航天员登月则是阿提米丝3号任务,地球将诞生首位登月女性。

布里登斯廷说,这次登月人类将不仅是“插国旗”、“宣告我来过”,而要留下可以永久存续于月球的轨迹,“让我们的登陆器、机器人、探测车以及航天员都能留下”。但是迄今为止,

美国航天总署(NASA)尚未建设好达成任务的关键元素,也没有测试飞行,人类誓言再踏上月球,这次还会需要付出什么代价,面临什么样的挑战?

1969年7月21日,阿波罗11号登月任务,远眺地球。

挑战一:航天员登月前须经过严格的训练

美国航天总署(NASA)有38位现役航天员,其中12名为女性,她们是来自各领域的菁英,包含研究最致命疾病的微生物学家、前中央情报局(CIA)技术官、医师、电机工程师。但谁能脱颖而出成为首位登月女性?布里登斯廷表示:“将会由实力受到认证、曾经飞行过、曾去过国际太空站的人担任。”

航天员迈克尔·巴拉特(Michael Barratt)告诉英国广播公司(BBC),美国航天总署(NASA)近来的挑选条件比以往严格,现在的航天员不仅需要会驾驶飞船,还样经过各方面的严苛训练,包含太空漫步、机器手臂操作、熟悉各种系统、精通英语及俄文,以及能够适应独自关在狭小空间内,一次就是待上半年。

航天员还必须经过体能训练,才能安全地在外层空间执行任务。巴拉特说,虽然月球表面的重力是地球的六分之一,但航天员必须穿着很重的装备,在月球上挖掘、攀爬、探索,“这就是风险所在,就算有宇宙飞行服保护,一不小心摔跤还是可能会骨折”。此外还要克服月球表面的粉尘造成咳嗽、呼吸困难,以及剧增的辐射量,据悉在月球表面的高能辐射,比160公里到2000公里的近地轨道还要多达3倍。

1969年7月24日,阿波罗11号登月任务,美国总统尼克松迎接三位仍在隔离中的航天员。

挑战二:登月宇宙飞船“猎户座”

载人前往月球的宇宙飞船,将会是美国“洛克希德马丁公司”(Lockheed Martin Corp)建造的新一代登月舱“猎户座(Orion)”,这重达10吨的机械,运用了远比1960年代还要先进、创新的技术,包含4台自动飞行计算机,扩增实境(AR)镜片,航天员可以在现实场景中看到机械数据、工作指南,更轻松、有效率地完成任务,如同科幻片的剧情。

当“猎户座”返回地球时,它将弹出有史以来最大的防热罩,保护机组人员免受降落时,摩擦大气产生的摄氏2760度高温,紧接着将有11个降落伞帮忙降速,使它平安落在太平洋海面上。

挑战三:登月火箭“太空发射系统”

载着宇宙飞船上太空的登月火箭“太空发射系统'(Space Launch System,SLS)也是致关重要的元素。它是一个高达30层楼、可负荷130吨的重型运载火箭,然而发射面临一项巨大的挑战,必须确保火箭引擎能承受推进器的剧烈晃动,此外太空发射系统(SLS)的开发成本更是天价,目前已经花费125亿美元,今年6月政府监督机构指出,美国航天总署(NASA)已为此超支18亿美元。

美国另外一家开发商“波音”(Boeing)的太空发射系统(SLS)项目经理约翰·夏农 (John Shannon)表示,状况正在好转,“我们已经挺过最艰难的时候(也就是硬件设计与测试),我们现在进展不错,厂房正在嗡嗡作响地运作,在今年底前我们的第一台火箭就会出产。”不过直到2020年6月以前,美国航天总署(NASA)都不会进行火箭试飞。

挑战四:建造月球太空站

美国航天总署(NASA)正在推动大计划“绕月轨道平台——门户”(Orbital Platform-Gateway),旨在搭建一个环绕月球的太空站,未来可作为航天员往返火星时能停留的太空中转站。“波音”的太空发射系统(SLS)项目经理约翰·夏农 2011年在美国航天总署(NASA)工作期间,完成了“门户”的设计架构,他表示:“若能围绕月球,建立一个小型太空站,那将会很有意义。”

约翰·夏农 表示:“门户架构让机组人员在登陆月球之前,有空间可以事先做整顿。若任务期间出现差错,它可以充当避风港。”尚农表示,最终如果人类要前进火星,“门户”可以是会集后勤物流的中间站。

挑战五:开发更可靠的自动着陆系统

半世纪前,尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)差点没有办法踏上月球,因为“阿波罗11号”的登月舱偏离航线,欲自动着陆在距离原订地点的6.4公里处。当时在下降过程中,阿姆斯特朗往窗外望,发现登月船正驶向巨型火山口,那周围都是车辆大小的巨岩。“降落在那会有麻烦”,阿姆斯特朗心想,他于是切换成手动操作模式,驶离巨岩区,降落在平坦的净海盆地。

可见着陆系统必须更加精确,才能增加任务成功率,波士顿的“德雷珀实验室”(Charles Stark Draper Laboratory)执行长贾布里尔(Ken Gabriel)表示:“应该要建造更可靠的自动着陆系统,它必须包含依照地形导航的能力,让你能透过登陆器的摄影系统,得知你在月球的哪里…并立刻提供避开障碍物的方式。”

阿波罗11号登月任务航天员阿姆斯特朗(Neil Armstrong)。

挑战六:航天员如何在月球生活

“阿提米丝”计划的最终目标是在2028年前在月球部署一系列居住要件,让月球成为人类的长久基地。初期阶段最大的生存挑战就是氧气,亚利桑那大学(University of Arizona)已经创造出月球温室,可在LED灯的照射下,培养莴苣、西红柿及番薯,不但能食用,还能制造行光合作用,提供氧气。

另一项则是水源。月球极区寒冷又黑暗的陨石坑之中,蕴含丰富的“水冰”,不但可作为水源,也能制成火箭燃料。但是开挖月球北极与南极没有那么简单,在摄氏零下几百度的深坑,科学家正在研发提高温度到沸点的方法,让冰融化成水。

最后则是居住地,目前欧洲太空总署(European Space Agency)规划建造可以对抗宇宙辐射、真空环境,与抵挡流星撞击的“充气模块”,不过从长远来看,月球居民恐怕还是必须往地下发展,在月球的地下天然隧道中居住,才能避免严重的大规模辐射风暴。

1969年7月20日,阿波罗11号登月任务,艾德林(Buzz Aldrin)的面罩与阿姆斯特朗(Neil Armstrong)的身影。

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