如果不出意外,美國(guó)新一代登月火箭將于美國(guó)東部時(shí)間8月29日搭載“獵戶座”飛船升空,執(zhí)行無(wú)人繞月飛行測(cè)試任務(wù)。
新一代登月火箭“新”在何處?曾經(jīng)創(chuàng)下人類(lèi)登月輝煌歷史的美國(guó),為何要重返月球?解放日?qǐng)?bào)·上觀新聞?dòng)浾卟稍L了上海市宇航學(xué)會(huì)資深航天科普專(zhuān)家、上海宇航系統(tǒng)工程研究所陶建中研究員。
【 “與‘土星五號(hào)’相比,新火箭沒(méi)有什么特別大的進(jìn)步”】
此次啟用的美國(guó)新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”,耗資約200億美元,后續(xù)還將用于火星登陸等載人航天深空探索任務(wù)。
“太空發(fā)射系統(tǒng)”是一個(gè)兩級(jí)火箭,既有“上面級(jí)”,還有一個(gè)逃逸塔。所謂上面級(jí),是多級(jí)火箭以上的部分,位于運(yùn)載火箭和航天器之間,可多次啟動(dòng)點(diǎn)火,將一個(gè)或多個(gè)載荷送入指定軌道,被稱(chēng)為“太空巴士”或“太空擺渡車(chē)”。
“太空發(fā)射系統(tǒng)”有三個(gè)型號(hào),分別是SLS1、SLS1B和SLS2。近地軌道運(yùn)載能力是一個(gè)衡量火箭的重要指標(biāo),此次用于發(fā)射的SLS1近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到70噸,深空運(yùn)載能力27噸。SLS1B和SLS2的近地軌道運(yùn)載能力分別是105噸和130噸,與我國(guó)正在研制的重型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征九號(hào)相當(dāng)。
“‘太空發(fā)射系統(tǒng)’與‘土星五號(hào)’的推力相當(dāng),從功能上看,沒(méi)有什么特別大的進(jìn)步。”陶建中說(shuō)。“土星五號(hào)”是美國(guó)迄今最龐大的月球探測(cè)計(jì)劃“阿波羅計(jì)劃”所使用的火箭,其起飛推力為4000多噸。“土星五號(hào)”堪稱(chēng)航天史上最成功的重型火箭,從論證到首飛只花了6年時(shí)間。
重型火箭首飛的風(fēng)險(xiǎn)很大,除了自身技術(shù)要過(guò)硬,還要經(jīng)受自然氣象條件的考驗(yàn)。“太空發(fā)射系統(tǒng)”第一個(gè)發(fā)射窗口將于美國(guó)東部時(shí)間8月29日8時(shí)33分(北京時(shí)間20時(shí)33分)開(kāi)啟,持續(xù)2小時(shí)。如果錯(cuò)過(guò)這一發(fā)射窗口,第二個(gè)和第三個(gè)發(fā)射窗口將于美國(guó)東部時(shí)間9月2日12時(shí)48分和9月5日17時(shí)12分開(kāi)啟,分別持續(xù)2小時(shí)和1小時(shí)30分。
如果此次火箭發(fā)射順利,“獵戶座”飛船將于10月10日返回地球。“獵戶座”飛船此行搭載了3個(gè)宇航員的人體模型,為后續(xù)載人飛行積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
【“阿波羅計(jì)劃”實(shí)現(xiàn)6次載人登月,其中3次使用了月球車(chē)】
美國(guó)重返月球的計(jì)劃被命名為“阿耳忒彌斯計(jì)劃”。在希臘神話中,作為月亮女神的“阿耳忒彌斯”,是太陽(yáng)神“阿波羅”的孿生姐妹。這一命名還寓意了將實(shí)現(xiàn)首名女性宇航員登月。
說(shuō)到“阿耳忒彌斯計(jì)劃”,有必要回顧一下“阿波羅計(jì)劃”。
1961年4月12日,蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林成為第一個(gè)進(jìn)入太空的人。這深深地刺激了美國(guó)。在此之前的1957年,蘇聯(lián)還先于美國(guó)兩個(gè)月,研制發(fā)射了人類(lèi)第一顆人造衛(wèi)星。不甘心在太空競(jìng)賽中接連失敗的美國(guó),啟動(dòng)了“阿波羅登月計(jì)劃”。這一計(jì)劃始于1961年5月,至1972年12月結(jié)束,歷時(shí)11年,耗資255億美元。1969年7月16日,“土星5號(hào)”運(yùn)載火箭載著“阿波羅11號(hào)”飛船從美國(guó)肯尼迪航天中心升空,開(kāi)始了人類(lèi)首次登月的征程。美國(guó)宇航員尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗,成為第一個(gè)踏上月球的人。
從阿波羅11號(hào)到17號(hào),除了阿波羅13號(hào)接近月球時(shí)發(fā)生儲(chǔ)氧管爆炸,不得不進(jìn)入返回軌道,“阿波羅計(jì)劃”實(shí)現(xiàn)6次載人登月,其中3次使用了月球車(chē),并從月球帶回累計(jì)381千克的土壤和巖石。
美國(guó)載人登月占得先機(jī)后,錯(cuò)失創(chuàng)造歷史機(jī)遇的蘇聯(lián)又連續(xù)4次遭遇大型火箭發(fā)射失敗,從此對(duì)載人登月意興闌珊。“而沒(méi)有了有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的美國(guó),在多次登月之后,覺(jué)得總是重復(fù)自己也沒(méi)有多大意思,于是結(jié)束了‘阿波羅計(jì)劃’。”陶建中說(shuō)。
【“此次美國(guó)重返月球,意在開(kāi)發(fā)利用月球資源”】
在奧巴馬任總統(tǒng)期間,美國(guó)的航天體制做了調(diào)整,低軌道發(fā)射和國(guó)際空間站的運(yùn)營(yíng)由民營(yíng)企業(yè)來(lái)“承包”,而美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)主要負(fù)責(zé)深空探測(cè)。
沉寂了一段時(shí)間后,直到本世紀(jì),月球再次“熱鬧”起來(lái)。日本、印度、歐盟和中國(guó)都制定了探月計(jì)劃,而美國(guó)也打算重返月球。
“此次美國(guó)重返月球,意在開(kāi)發(fā)利用月球資源。”陶建中介紹,太陽(yáng)聚變時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氦原子和同位素氣體,即氦-3。當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)刮到地球,會(huì)被地球磁場(chǎng)及大氣層擋住,因此地球上氦-3的儲(chǔ)量并不多,而月球沒(méi)有空氣遮擋太陽(yáng)風(fēng),積累了大量氦-3,這是很好的核聚變?cè)稀4送猓虑蛏线€有其他豐富的礦藏,可以在月球上建設(shè)基地,制造航天器,從而成為去火星的跳板。
“盡管美國(guó)2011年就開(kāi)始謀劃重返月球的方案,但相比阿波羅計(jì)劃節(jié)奏慢了許多,本來(lái)最早計(jì)劃2024年實(shí)現(xiàn)載人登月,之后不斷地延遲計(jì)劃并追加預(yù)算,至今已經(jīng)耗資370億美元。”陶建中說(shuō)。如果美國(guó)此次無(wú)人繞月飛行順利,接下來(lái)將有步驟地實(shí)現(xiàn)載人繞月和載人登月。來(lái)源:上觀新聞
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