說(shuō)起登月,相信很多朋友會(huì)首先聯(lián)想到50年前美國(guó)阿波羅載人登陸月球的計(jì)劃,這是我們?nèi)祟?lèi)首次登陸外星球的項(xiàng)目,確實(shí)是吸引了很多人的注意。當(dāng)然,可能會(huì)有朋友先聯(lián)想到印度今年的登月失敗案例,因?yàn)檫@是最近發(fā)生的事情。
繼阿波羅載人登月計(jì)劃之后,在過(guò)去幾十年內(nèi),我們雖然沒(méi)有再次將宇航員送上月球,不過(guò)進(jìn)入21世紀(jì)以后,再次提起載人重返月球的計(jì)劃。目前最近的應(yīng)該是美國(guó)2024年的“阿爾忒彌斯”載人登月計(jì)劃。目前,為了在5年后順利實(shí)現(xiàn)登陸月球,美國(guó)NASA正在努力,也取得了一些進(jìn)展。
載人登陸月球,載人飛船、運(yùn)載火箭、著陸器都很重要
載人登陸月球是一項(xiàng)很復(fù)雜的項(xiàng)目,最重要的三個(gè)主要部分就是載人飛船、運(yùn)載火箭、著陸器。每一個(gè)部分的研制工作是否順利,都會(huì)影響到登月計(jì)劃的實(shí)施。而每個(gè)部分在登月過(guò)程中是否正常工作,將會(huì)決定著登月任務(wù)是否會(huì)成功。印度在9月初實(shí)施的著陸月球,在軌道飛行器、運(yùn)載火箭方面都沒(méi)什么大問(wèn)題,最后問(wèn)題出在了著陸器上面,最終導(dǎo)致在月球表面來(lái)了個(gè)“硬著陸”。
首艘“獵戶座”飛船已經(jīng)造好,或?qū)⑦M(jìn)行首次環(huán)繞月球飛行
目前,美國(guó)用于2024年實(shí)施登陸月球的“獵戶座”載人飛船已經(jīng)完成研制、制造工作,首艘“獵戶座”飛船已經(jīng)完成建造,正在測(cè)試。預(yù)計(jì)在不久就會(huì)進(jìn)行環(huán)繞月球飛行,為接下來(lái)載人登陸月球做準(zhǔn)備。按照目前的計(jì)劃,在2024年發(fā)射的“獵戶座”飛船會(huì)將兩名宇航員送上月球,其中有一名男性宇航員、一名女性宇航員。當(dāng)然,飛船造好,不代表就能夠?qū)嵤┹d人登陸月球了,還有很多工作需要完成。
NASA發(fā)起登月著陸器的招標(biāo)
前文已經(jīng)提到,著陸器是登陸月球任務(wù)中很重要的一個(gè)部分,也是登陸整個(gè)任務(wù)的最關(guān)鍵階段。目前美國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)2024年登月著陸器的招標(biāo)工作。不過(guò)由于美國(guó)2024年登陸月球的任務(wù)與以往登陸月球的方式不一樣。在以往,著陸器都是跟隨飛船軌道飛行器一起從地球上發(fā)射升空,一起前往月球的。而美國(guó)2024年登月任務(wù)中,飛船或?qū)⒉恍枰獢y帶著陸器,那他們將會(huì)是怎么著陸在月球表面的呢?
著陸器如何將宇航員送往月球表面,并將其帶離月球表面?
據(jù)了解,美國(guó)在2024年登月過(guò)程中,還有有一個(gè)月球空間站,也就是一個(gè)環(huán)繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)的空間站。按照設(shè)想,搭載宇航員的“獵戶座”飛船從地球起飛后前往這個(gè)月球空間站,與空間站對(duì)接,然后宇航員從飛船進(jìn)入空間站。隨后,宇航員乘坐月球空間站上面所攜帶的著陸器往返于月球—空間站之間。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),這個(gè)著陸器需要有2-3個(gè)主要的部件,包括登陸段(用于降落在月球表面)、上升段(用于將宇航員從月球表面帶回月球空間站)、轉(zhuǎn)移段(主要用于將前兩個(gè)部件運(yùn)輸至離月球更近的軌道上,讓往返于月球表面更加容易。
其實(shí),這樣的方案有一個(gè)很好的優(yōu)勢(shì),那就是成本。試想一下,如果飛船需要自帶一個(gè)笨重的著陸器(著陸器包括登陸段、上升段等),一方面對(duì)運(yùn)載火箭的推力有很高的要求,另一方面較高的發(fā)射質(zhì)量意味著較高的發(fā)射成本。如果??吭谠虑蚩臻g站上面的著陸器能夠多次使用,意味著,在多次登陸月球的任務(wù)中,都只需要發(fā)射載人的飛船,而不需要額外發(fā)射著陸器。這一點(diǎn)有助于讓我們低成本地登陸月球,也有利于我們?cè)谟邢薜念A(yù)算下,可以對(duì)月球展開(kāi)更加的登陸研究。
新型運(yùn)載火箭研制工作滯后,或是整個(gè)登月任務(wù)最大的問(wèn)題
目前,NASA啟動(dòng)了著陸器的招標(biāo)工作,應(yīng)該算是穩(wěn)步推進(jìn)這個(gè)登陸月球的項(xiàng)目。不過(guò)想順利完成載人登陸月球的任務(wù),還需要有大推力的運(yùn)載火箭。美國(guó)NASA為此研制了一款重型運(yùn)載火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”(即SLS)。不過(guò)這款運(yùn)載火箭的研制工作嚴(yán)重滯后,原計(jì)劃在2017年試飛的,現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去兩年,還沒(méi)看到完成研制的消息,有點(diǎn)不“給力”。不過(guò),這款運(yùn)載火箭的研制,近期也是有新的進(jìn)展的。
在9月21日的一則科學(xué)新聞信息,太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)核心級(jí)的五個(gè)部件(發(fā)動(dòng)機(jī)尾段、液氫貯箱、箱間段、液氧貯箱及前裙)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行拼接。雖然這款運(yùn)載火箭的研制工作嚴(yán)重滯后,NASA還是不想放棄它,改用其他第三方的運(yùn)載火箭,如SpaceX公司的獵鷹重型運(yùn)載火箭等,主要原因是這款新研制的火箭實(shí)在是太強(qiáng)了。
新型運(yùn)載火箭太強(qiáng),NASA舍不得放棄
從推力來(lái)看,不管是第一階段還是升級(jí)版,推力都是超越了當(dāng)年的土星5號(hào)運(yùn)載火箭,而有效載荷方面,也是超越了土星5號(hào)運(yùn)載火箭。如果用改火箭發(fā)射探測(cè)器前往木星,在3年內(nèi)即可抵達(dá)木星軌道,相比之下,由Ariane 5或Ariane 64運(yùn)載火箭發(fā)射升空的探測(cè)器需要7.5年才能抵達(dá)木星軌道。太空發(fā)射系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)很明顯,多方面指標(biāo)都碾壓史上最強(qiáng)之一的土星5號(hào),與其它的運(yùn)載火箭相比,更是遙遙領(lǐng)先。
有這么強(qiáng)大的運(yùn)載火箭,登陸月球確實(shí)不是什么大的難題,現(xiàn)在最大的難題是,這款運(yùn)載火箭是否能夠在2024年擔(dān)起發(fā)射“獵戶座”載人飛船趕赴月球的重?fù)?dān)。雖然現(xiàn)在的計(jì)劃表是在2021年進(jìn)行首次發(fā)射,如果在首次發(fā)射中出現(xiàn)了故障,或者首次發(fā)射時(shí)間再次推遲,估計(jì)是趕不上2024年的載人登陸月球了。到時(shí)候,也不知道整個(gè)登陸月球的計(jì)劃一起推后,還是使用第三方(如SpaceX公司)的運(yùn)載火箭強(qiáng)制完成2024年的登月任務(wù)呢!大家覺(jué)得到時(shí)候會(huì)是怎么樣的景象呢?