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2024年重返月球,美國宇航局面臨哪些挑戰?兩大任務必須完成


阿爾忒彌斯計畫


根據NASA的消息,他們正在緊鑼密鼓地籌備著阿爾忒彌斯計畫,旨在重新返回月球,並且在月球建立人類的基地。這個計畫中包含的一個重要任務,那就是2024年重新實施的載人登月。根據他們的公告,2024年還將首次有女性踏上月球表面。
這項計畫可以說非常振奮人心,但是其中的挑戰也是不得不面對的問題。連NASA局長吉姆·布里登斯廷也表示:“這個時間表還是比較緊張的,我們有可能完成嗎?有。這要求一切都不能有任何差池嗎?是的。”


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(圖片說明:宇航員在月球表面執行任務假想圖)

財大才能氣粗

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而他所謂的“差池”,首先就出現在錢上。畢竟載人登月是個極其巨大的工程,而且要用盡全力保護宇航員的生命安全,所以必須要把所有方面都做到萬無一失才可以。這樣的研發,自然離不開巨額的資金。據瞭解,NASA正準備向美國政府再申請280億美元的資金,至於能不能獲批……

(圖片說明:月球空間站假想圖)

而且,如果你知道完整的阿爾忒彌斯計畫,就不會覺得這個數字過於高昂。根據NASA的設想,當他們重返月球表面後,要實現每年至少一次的載人登月工程,借此實現在2030年左右建立一個永久性的月球前哨站,或者說是一個簡單的月球基地。不僅如此,他們還將在月球上空建立一個月球空間站,名為“門戶(gateway)”,這可以降低登月成本、提高登月效率。
這裡的每一個項目,都不可能是一個“省油的燈”。更何況,NASA同時還肩負著另一個重大的項目——2034年左右載人登陸火星!同樣的,這也不是一個單獨的計畫,他們還要在此前發射更多的火星車等探測器,才能保證人類在火星表面的生存,這也要花掉大筆的費用,擠壓阿爾忒彌斯計畫的資金空間。


顯然,美國政府能給NASA批多少資金,還是要看他們的GDP。不過,看看今年疫情帶來的經濟下滑……
不可忽略的兩大任務

好吧,我們還是回到技術層面吧。
要實現載人登月,NASA必須做好一切提前的準備,包括一系列的實驗性任務。
根據計畫,阿爾忒彌斯計畫將在2021年11月迎來第一個任務,也就是阿爾忒彌斯1號。該項目將對未來執行載人登月任務的火箭(太空發射系統,簡稱SLS)和飛船(獵戶座號)進行測試,它們不會搭載任何宇航員,但是獵戶座號飛船將會繞月飛行3天,並且進行返回地球的測試。


(圖片說明:計畫執行載人登月任務的SLS火箭假想圖)

2023年8月,NASA的測試將會更進一步。屆時將會有宇航員登上太空船,進行阿爾忒彌斯計畫的首次載人測試。不過,獵戶座號不會真的把他們送到月球表面,而是飛到距離地球約40萬公里處——這已經比以往幾次載人登月的飛行距離還要更遠了。在這個位置上,太空船就會在地球引力的作用下掉頭回來,最終重新回到地表。這一次的測試任務,將總共持續約10天的時間,它將確保未來登陸到月球的宇航員能夠回到地球。
2024年,月球,等我!

只有順利完成這兩次任務,NASA才敢真的把宇航員送上月球。2024年,搭載著宇航員的獵戶座號太空船,將由SLS火箭發射升空。


(圖片說明:獵戶座太空船)

關於這些宇航員的登陸地點,目前還有一點點小的爭議。儘管有說法認為,他們會在當初阿波羅計畫選擇的區域進行降落,但是更多的消息指出,他們將會史無前例地在月球南極登陸。如果這樣的登陸成功,那將是歷史性的時刻,因為直到現在,還沒有任何人或者機器人到過這裡。根據阿爾忒彌斯計畫的要求,研發人員必須為這些宇航員在登陸後準備能夠維持一週時間的生命支持。這裡不僅僅包括食物和水源,還包括供氧系統,電力系統以及其他方方面面的內容。這也是他們更傾向於選擇在月球南極登陸的原因之一。這裡很可能有一些未被陽光融化的水冰,宇航員可以借此獲得水資源,並且通過電解水的方式獲得氧氣。同時,電解的另一個產物氫氣,或許也可以補充一些能源。


新一代宇航服,請保護好宇航員

太空環境極其複雜,也非常危險。為了保護好宇航員,宇航服將是第一道也是最後一道關卡,這也是阻礙載人登月項目的重要挑戰之一。
多年以來,NASA都在努力研發新一代的宇航服,最近也對外公佈了一些信息。從外形上看,新一代宇航服和當初阿波羅計畫有點相似,並且同樣墊上了厚厚的尿不濕,以幫助宇航員更方便地解決排泄問題。


(圖片說明:阿爾忒彌斯計畫艙外宇航服的原型)

但是,新一代宇航服要比當初的更加方便、靈活一些,這可以幫助宇航員更高效地執行包括太空行走在內的各種太空任務。另外,新宇航服還會很多設備進行了升級,比如頭盔內的通信系統,也比過去要更先進一些。
它,讓載人登月不枉此行

人類之所以千辛萬苦要登陸月球,自然是為了巨額的回報。誠然,探索月球可以讓我們更好地瞭解太陽繫起源等宇宙問題,但這只是月球能夠給我們帶來的回報的一小部分。

(圖片說明:月球基地假想圖)

探月工程可以讓我們越來越好地掌握太空探索技術,從而建立一個月球基地。這個月球基地或許可以幫助我們緩解地球的生存壓力,更重要的是,月球是我們前往宇宙的碼頭。月球背面永遠看不見地球,同時也完美地屏蔽了來自地球電子設備和地磁場的電磁干擾,是人類下一代望遠鏡絕佳的選址。月球的重力只有地球1/6,如果從月球發射航天器,將可以大幅節省能源,讓人類走得更遠。
更重要的是,月球上還有極其豐富的資源——氦-3。這些氦-3資源是完美的核聚變反應堆能源,而且月球的儲量足夠我們使用至少幾萬年的時間,極大程度上緩解人類面臨的能源危機。


(圖片說明:藝術家假想的人類登月系統)

正是由於這些原因,才使得世界各國對月球趨之若鶩。誰能率先利用月球資源,誰就能在未來的發展上領先一步。
月球,繁華起來

與此同時,我國的探月計畫也在緊張進行中。大約在今年11月,嫦娥五號探測器將會前往月球,它的任務是在我國歷史上首次實現月表樣品採集並且帶回地球。同樣的,這也可以測試載人登陸月球並且返回地表的任務。


(圖片說明:長征五號運載火箭將承擔嫦娥五號發射任務)

根據計畫,我國可能會在2030年左右嘗試載人登月任務,雖然比NASA晚了一些,但是一旦成功,將很有可能是世界上第二個實現這一壯舉的國家。
就像我們說的,由於月球擁有如此多的巨大優勢,世界各國必將爭先恐後地前往月球進行開發。誰知道呢,在不遠的將來,或許我們就可以前往月球旅遊度假,也去看看那裡到底有沒有一個月宮和嫦娥……

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