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载人登月停滞多年,人类何时重返月球?

2018-10-12 09:06来源:科普时报

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  1969年,美国东部时间7月20日22时56分,美国航天员阿姆斯特朗爬下9级舷梯。当他用脚上的九号半靴子,在月球表面踩下深深印记的同时,说出了那句人类航天史上的名言:“对个人来说这是一小步,但对人类来说这是巨大的飞跃。”

  随后他果然飞跃了——在全世界5亿电视观众的围观之下,他和同伴奥尔德林像羚羊一样蹦来蹦去,享受着仅有地球六分之一重力带来的奇妙体验。

  临走前,他们留下了一块不锈钢板,上面刻着:来自行星地球的人于纪元1969年7月第一次在这里踏上月球,我们代表全人类和平地来到这里。

  加上驻守在环月指挥舱里的科林斯,3名阿波罗11号航天员完成了人类首次登月壮举。

  从1969年到1972年,美国共完成6次载人登月,将12名航天员送上月球。但从此至今46年间,全世界再也没有开展过载人登月活动。

  为什么?人类何时能重返月球?

  航天专家庞之浩说,人类的月球探测历程大致经历了三个发展阶段。首先是1958年至1976年,由美苏空间竞赛引发的首次探月高潮。这一阶段,两国共发射上百个形态各异的月球探测器。

  可以说,美国举全国之力实施的阿波罗计划,本质上是政治斗争的结果。

  20世纪50年代末,美苏太空竞赛拉开了序幕。初期,苏联连续取得领先:成功发射了世界首颗人造卫星、首个月球探测器,并率先把航天员送入太空……美国人深感这是极其严重的政治问题,下定决心要赶超苏联,显示出世界头号超级大国的科技水平和国力。

  既然是赶超,意味着除了重复苏联做过的事,还要做苏联没做到的事。美国航天员奥尔德林向中国航天科工二院研究员杨宇光讲述过一段往事:当时美国总统肯尼迪对航天不太了解,他跑去访问NASA,脑洞大开地问:能不能登上火星?NASA官员吓了一跳,表示火星不可能,但有望在70年代前后登上月球。

  于是1961年5月25日,肯尼迪向世界宣布,美国要用10年时间,实施雄伟的阿波罗载人登月计划。

  “由此可见,美国实施载人登月计划是一项政治性决定,主要为在全世界重新确立美国的技术领先地位,振奋美国全民精神。”庞之浩说。

  阿波罗计划给美国此前缓慢推进的航天发展带来了强烈激励。该国各界纷纷献计献策,只用了8年时间,就把航天员送上了月球,并产生了巨大的影响。政治上,它使美国在航天许多方面确立了领先地位,获得极大声誉;科学上,它使人类对月球及近月空间有了首次直接的研究和认识;技术上,取得了多项重大突破,不仅为后续航天计划奠定基础,而且许多技术后来广泛用于国民经济领域。在工程管理方面也取得了一系列宝贵大型工程计划和管理经验。

  登月活动为何终止?贵!

  上世纪70年代中期,美苏冷战形势逐渐缓和。苏联退出了载人登月竞争,美国也从狂热中冷却,停止了登月活动。

  除了失去政治动力,也因为载人登月实在是很烧钱。

  “当时有一种说法:每发射一艘用于登月的土星五号重型火箭,相当于烧掉一艘航空母舰。”杨宇光说。

  庞之浩介绍,一枚土星五号火箭造价高达5亿美元,一艘阿波罗登月飞船比等重黄金贵十多倍。阿波罗计划历时11年,耗资255亿美元。为实施该计划,NASA每年预算占到美国政府总预算的4.5%左右,平均每个美国家庭要负担400多美元。这让美国承受了巨大的经济压力。

  除了伤财,阿波罗计划还很劳民。高峰时期,参与该工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。

  由于这是一项为了目标不惜代价的工程,且技术难度极大,因而除了性价比低,其可靠性也不高,承担着很大风险。杨宇光说,该工程技术途径比较冒进,一些设备冗余做得很少,从安全性角度来看十分冒险。

  于是,从1976年至1994年,全世界进入了深入研究探月意义的冷静思考阶段,其间只有日本开展过一次探月活动。已经探月的国家开始进行探测资料的消化、分析与综合,将月球探测技术向各领域转化、推广和应用,并加速研制新的空间往返运输系统和高效探测装备。计划探月的国家或组织也在总结探月活动耗资大、效率低的经验与教训,寻找新的探测思路和战略。

  这一时期美国萌发过重返月球的念头。1989年,其总统老布什表示美国将重返月球、建立永久性月球基地,并以此为出发点向火星进发,随后提出成本高达5000亿美元的计划,但因预算规模过大遭到国会否决。

  新一轮探月高潮更务实

  经过十多年的“冷静思考”,世界各国普遍认识到探月活动具有政治、社会、技术、科学和经济等多方面意义。特别是通过对月壤的研究发现,月球上含有大量安全、高效的核聚变发电燃料——氦3,让人们大为心动。此外,美国于1994年和1998年先后发射的克莱门汀号、月球勘探者号探测器,发现月球两极存在大量水冰,进一步激发了人类的探月热情。

  因此,进入21世纪后全球再次掀起探月高潮,更多国家、更多新技术参与其中。当然,探月目标也不再像美苏竞赛时那样以政治和科学需要为主,而转变为将科学探索和经济利益相结合,以探测月球资源为主,为未来月球资源开发、利用打基础。

  2004年,时任美国总统小布什宣布了“太空探索新构想”,再次提出重返月球并以此为跳板,为载人登陆火星以及其他深空探测活动做准备。他吸取了父亲因经费问题导致计划破灭的教训,提出了航天飞机退役等举措以节约经费,初步预算为1040亿美元,得到了国会认可。2009年,NASA将该计划命名为“星座计划”,研发了战神火箭、猎户座载人探索飞行器和牵牛星载人登月着陆器。同年,为载人登月选址做准备的月球勘测轨道器和月球坑观测与感知卫星发射,标志着该计划启动。

  不过,随着星座计划的推进,最初的预算不断被突破,新的评估结果表明该计划要耗资2300亿美元。奥巴马上任后,以耗资太大和美国曾经登月为由将该计划终止。

  “由此可见,美国之所以一直没能重返月球,最重要的原因是载人登月耗资太大。”庞之浩说,另外美国政府的更迭,也使载人登月方案多次更改甚至下马,没有像“阿波罗时代”那样几届政府延续一个方案。这些都对重返月球带来了不利影响。

  人类重返月球将以驻月为目标

  近十多年来,随着包括中国在内的多个国家多次成功实施探月活动,可以预见人类重新踏上月面的日子不会太遥远。当然,未来的载人登月既不会沿用阿波罗计划的陈旧技术,也不会仅满足于在月面踩个脚印、学学羚羊。

  庞之浩说,人类探月的总步骤分为“探、登、驻”三步。美国已走完前两步,后续登月活动势必以驻月为目标,包括建造能源基地、科研基地等,让航天员在月球上长期工作和生活。

  2017年底,特朗普正式签署“太空政策一号指令”,要求NASA重启登月计划。他认为经过几位前任的努力,重返月球道路已经铺平,迎来了最好的时机。

  庞之浩认为确有道理:虽然美国载人航天计划不断变更,但NASA始终注重发展共性技术,打造了SLS重型火箭和猎户座多用途载人飞船等核心装备,完成了月球极区勘探等任务,有望大幅降低载人月球探测成本。深入研究月球有利于实现登陆火星的最终目标,月球资源也能为深空探测提供燃料,这都将为该计划增添砝码。

  同时,载人登月活动虽由政府主导,但商业部门对月球开发也有浓厚兴趣。商业航天参与该计划,或将创造年规模高达万亿美元的太空经济,并刺激创新和就业,对多个领域发展产生重要影响。

  此外,目前主要航天国家及组织都是以月球为主要探索目标,如果率先重返月球,美国可以发挥主体作用,成为“国际登月联盟”之首,树立其在载人航天领域的领导地位。

  但庞之浩表示,这些计划看上去很美,却未必能实现。耗资庞大以及方案持续性的老问题仍很难解决,会不会重蹈前几任总统计划的覆辙,谁也说不准。

  展望未来,杨宇光认为,从目前人类的技术储备来看,要建立永久性月球基地,还有很多技术难题要解决,耗费也会十分惊人,需要通过多国合作的模式才能实现。(记者 付毅飞)

[责编:武玥彤]

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