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徐令予:用长征五号实现载人登月 我来提个初步设想
关键字: 长征五号载人登月【文/ 观察者网专栏作者 徐令予】
在刚刚结束的2017年全球航天探索大会上,中国披露了探月三期工程的总体方案,其中首次公开了嫦娥五号的飞行方案,所采用的火箭,正是新研制的长征五号。探月三期工程目前还只是无人采样的“绕落回”,但从长远看,我们还是有必要实现载人登月,可如果像阿波罗计划那样研制超级火箭,恐怕还要等不少时间。笔者认为,也许可以基于长征五号比较快地实现载人登月。
美国试图重启载人登月
美国的阿波罗登月任务结束在上世纪七十年代初,在过去的半个世纪中,美国的航天界左顾右盼、瞻前顾后,失去了前进的目标。究竟是重返月球,还是远征火星,或者登陆近地小行星?但一切只停留在辩论和文字上,然后消失在太空里,几乎没有一点实质性的行动和进展。美国的航天之路映射出了美国这半个世纪以来的国运和民心。
今年以来,受新总统“让美国再次伟大”的感召,美国的航天界出现了一些值得关注的新动向。
首先,美国有计划重新启动国家空间委员会,这个由副总统迈克·潘斯领衔的委员会将为美国航空航天局(NASA)和美国的一些私人火箭公司(SpaceX,Blue Origin,波音,洛克希德·马丁等)设定新的发展空间。
接着,第48届月球和行星科学会议(LPSC)在上月隆重举行。会议上,科学家发表了关于地球、月球、火星、小行星、彗星和无数其他宇宙物体的一些最新发现,并对未来深空探索计划进行了深入认真地讨论。与会的大多数科学家都认为下一个目标应该是重返月球,主要理由可归纳为以下几个方面。
目的地——月球
“当我们把宇航员送出近地轨道之后,行星科学将会彻底改变。”月球和行星研究所资深科学家大卫·克林(David Kring)说:“探索月球的最好方法还是依靠训练有素的宇航员,他们做起来可以得心应手。阿波罗计划已经证明了这一点。”
克林说,他渴望在美国航空航天局的勘探任务中看到首次使用该机构的超重型运载火箭SLS(Space Launch System),该系统目前正在与猎户星座飞船一起进行研制开发。但是SLS和猎户星座计划进展不顺又一再延迟,在特朗普政府的坚持下,美国航空航天局正在评估在2019年中期送两位宇航员绕月的可能性。“我更加急于想看到宇航员将机器人部署到月球表面,最终机器人可以在那里自行落地。”克林补充说: “我们需要回到月球表面。我们需要收集样品。我们需要把它们带回地球。”
科学探索的金山银矿
克林说,月球是科学探索的金山银矿,因为它为研究地球和其他行星的起源和演变提供了重要的线索:了解它们是如何从小块物体通过增聚和分化形成的;在它们历史早期又如何承受轰炸般的撞击;又是如何在围绕太阳的轨道上迁移。“解决这些问题的最佳地点就在月球上。”他解释说,这是由于月球没有气体保护的表面上留下了45亿年太阳系历史变迁的原始印记。
克林说,地球上的破坏性地质过程扭曲和遮盖了太阳系历史变迁留下的印记。即使在今日火星——这个比地球更加惰性的星球——我们寻求太阳系最深奥的秘密的许多谜底也已经被缓慢的地质运动所抹除。
克林也认为月亮是通往火星的门户。 “我们必须在我们前往火星的道路上拥有合理的有意义的里程碑,”他解释说。 “我们都想让人类到达火星上,问题是你如何到达那里?我不认为我们将在2035年或2045年之前开发出具有奇迹般到达火星的能力。我们需要开发出走向深空的技术和工程队伍,这只可能发生在月球轨道和月球上。”
每个火星人首先得是一个月球人
巴黎圣母院大学的月球科学家克莱夫·尼尔(Clive Neal)说,任何有关先去月球还是火星的争论必然导致无所作为。他说,“这不是一个非此即彼的论题”,因为通过挖掘开发月球资源有益于火星研究,并支持人类可持续地进入深空开展对太阳系的探索。
“你不能成为一名火星人而不是一名月球人,”尼尔说。 “如果你只想现在去火星‘展开旗帜和留下脚印’。但是你永远不会再回去,因为那就是阿波罗计划——一个梦幻般的计划,但它是不可持续的。”
对于尼尔来说,地球的卫星——月球——首先是一个可以而且应该被利用的资源丰富的世界。例如,他指出了月球极地的阳光缺失的陨石坑,在那里几乎永恒的黑暗保存了丰富的水冰,它们可以转化为氧气,水和火箭推进剂。尼尔认为“我们必须做一些基本的地质勘查,如果月球的资源显示出实质性意义的话,那么你就可以把月球带入我们的经济活动圈,我认为月球上的资源有助于实现这一目标。”
在LPSC会议正式开始之前的座谈会上,阿波罗17号月球步行者、地质学家杰克·施密特(Jack Schmitt)阐述了人类探索月球的价值。施密特的讲话提到了许多观众熟悉的一个议题。几十年来,他一直倡导氦3(He-3)气体的月球采矿经济学,这种同位素可能对于某些形式的核聚变是至关重要的。施米特解释说,月球表面已经从太阳风的数十亿年的喷射轰击中吸收了大量的氦气3,依靠该资源月球定居就可以持续。
他说,氦3采矿过程将收获包括水、氢、碳和氮在内的副产品。虽然这些有用的物质在月球土壤中含量极为微弱,但是为了收获氦3必须处理巨量的月球表面土壤,这些副产品会在该过程中大量积聚。施密特解释说,来自低重力月球的水可以用来作为探索火星的飞船结构中的抗辐射的防护层。 “宇宙飞船周围几英寸的水重量很大,从地球带上去太昂贵了,我们可以在月球的任何地方生产水,供应给去火星的飞船。”
从月球和行星科学会议上科学家的发言和会议纪录可以清楚地看到重返月球是人们的共识,当然把共识转换成计划则又是另一回事,而认真实施计划则更为困难了。
载人登月的关键技术是超重型运载火箭和高效可靠的登月飞船,从目前态势来看,美国宇航局已经着手称为EM-1(Exploration Mission 1)的探索任务,计划在2018年的年底用超重型运载火箭(SLS)搭载航天飞船-猎户座舱(Orion)作无人绕月飞行并返回地球,而中国的超重型运载火箭至今还没有立项,中国载人登月的能力与美国有着明显的差距。
如果因循守旧、墨守成规沿袭阿波罗计划的老路,那么中国载人登月只能落在美国的后边,估计未来15年内都不会有戏。中国在载人登月方面要实施超越和有所作为,必须要有创新意识实现技术突破。中国重型运载火箭长征五号的首飞成功,让我看到了中国实施载人登月的新机遇。
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- 责任编辑:孙武
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