太空探索无止境:我们走了多远,又要到哪里去?

来源:界面新闻 06-02 09:33 15275 阅读

当连续创业家埃隆·马斯克在2002年成立SpaceX公司,并提出火星移民目标时,更多人抱着看热闹的心态,视他为一个“有理想的疯子”。但人类的太空探索史,本就是一部挑战不可能的大片。

SpaceX载人“龙”飞船与国际空间站对接,完成了首次由商业载人飞行器承担的运输任务。人类对未知宇宙的探索又向前跨出了一步。

千百年前,当古人仰望星空,那片静谧又神秘的蓝激发起了对太空的好奇心。屈原就曾撰诗“问天”:“日月安属?列星安陈?”

在漫长的历史长河中,人类不断仰望与埋首钻研,积累了充分的理论知识财富。直到美苏冷战时期,这份好奇在紧绷的国际环境下演变成胜负欲,加上二战时期大量德国火箭技术人员被俘,太空竞赛拉开帷幕。

1957年,苏联发射人类第一颗人造卫星“斯普蒂尼克1号”(Sputnik 1),正式拉开人类太空竞赛的序幕。美国迅速跟上,四个月后就发射了人造卫星“探险者1号”。

仅仅送卫星上天远不能满足人类对太空的探索野心。1961年4月12日,苏联宇航员加加林乘坐“东方1号”绕地球一周,完成了人类第一次太空飞行。8年后,美国宇航员阿姆斯特朗则乘坐“阿波罗1号”,在月球上迈出了“个人的一小步,人类的一大步”。


图片来源:NASA


美苏你追我赶的同时,其他国家也开始发力,法国、日本相继成功发射本国第一颗人造卫星。1956年,钱学森提出《建立中国国防航天工业意见》,成为中国航空业的起点。同年4月,中国航空工业委员会成立。随后中国第一颗人造地球卫星东方红一号于1970年4月成功发射,中国成为世界上第五个独立研制并发射卫星的国家。

探索充满未知的太空,始终是各国角力的舞台。

跳板:月亮

截至2018年,共有72个国家和地区设立了航天机构,其中14个具备发射能力,美国、俄罗斯、中国、欧洲空间局、日本和印度是仅有的6个掌握低温火箭发动机技术的国家,这是目前最广泛采用的技术。在太空领域活跃的国家包括欧洲空间局成员国英国、德国和卢森堡,以及加拿大。

根据美国忧思科学家协会(union of concerned scientists)的数据,截至2020年4月1日,世界在轨的卫星共有2666颗,其中拥有卫星数量最多的是美国(1327颗),其次是中国(363颗)和俄罗斯(169颗)。

载人航天是目前航天领域最难的任务之一,成功完成的只有美国、苏联和中国,而欧洲空间局、日本、印度、伊朗和马来西亚也都在积极推进载人航天工程。

在好奇心的驱使下,人类更渴望脚踏实地的探索。但在唯一实现了载人登月的阿波罗计划后,至今无人再踏上月球。

1989年,时任美国总统布什提出一项在当时看来极为大胆的计划:在月球上建立基地,并在2019年将美国人送上火星。小布什在2004年也提出“太空探索构想”,再次提出重返月球。虽然父子俩的愿景均为实现,但美国从未放弃征服太空的梦想。

美国航天局(NASA)去年7月提出了新的“阿耳忒弥斯”(Artemis)登月计划,在月球上建立基地,实现多次往返,为在本世纪30年代奔向火星做准备。

俄罗斯联邦上月初发布消息称,计划在2025年前将3款探测器送上月球。

在这一轮的太空竞赛中,中国后来居上,“嫦娥”工程四战四捷。“嫦娥4号”是人类第一次揭开月背的神秘面纱,截至5月17日已经登陆整整500天,“嫦娥5号”也拟于今年晚些时候发射,将月球物质样本带回地球。


“嫦娥4号”模型。

太空探索需要人力和财力支持,一些国家走上了合作的道路,最突出的就是作为太空探索“门户”的国际空间站。由美国出资、俄罗斯制造的国际空间站从1998年开始建设,是人类历史上第九个载人的空间站,目前由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局成员国等联合参与。

世界上第一个轨道空间站是前苏联1986年发射的“和平号”,后于2001年结束使命,落入南太平洋。

已有来自多国的宇航员登上国际空间站执行任务,包括7名太空游客。按目前计划,国际空间站将运行到2024年,但俄美正在探讨延期到2028年的可能性。

中国空间站“天宫”的建造任务也于5月初正式开启,已完成第一次飞行任务,按规划将在2022年前后建成。

目标:火星

登月只是太空探索的跳板,各国的实际目标是具备人类生存条件的地球邻居:火星。

已故的英国物理学家霍金曾提出,鉴于有限的资源和不断膨胀的人口,地球毁灭是迟早的事。他预测,2050年,人类将实现火星移民。

美国航天局(NASA)于2015年10月发布了在火星上建立永久聚居地的计划书,列出了建立“外太空居住设施”的详细计划,以此作为向火星移民的跳板。计划提出,到2030年人类将在完全独立于地球的火星聚居地工作和生活。

次年,马斯克在国际宇航大会上做了题目为“把人类变成星际公民”的演讲,全面详细地介绍了SpaceX飞往火星的火箭计划。

火星公转周期约为687天,接近2个地球的回归年,也就是说,平均间隔约26个月,火星才会再一次接近地球。这意味着每两年才能发射一次火星探测器,即航天工程上所说的“发射窗口”。

目前已知的发射项目包括NASA的“火星2020”火星车、欧空局的“罗萨琳·富兰克林”号火星车、阿联酋的“希望”号轨道探测器。其中“罗萨琳·富兰克林”号因为自身技术问题和疫情错失了今年的窗口期,而NASA和阿联酋的探测器原定于下月发射。

阿联酋还推出“火星2117”计划,于2117年在火星上建立一座宜居城市,已经与法国和英国达成合作。

中国也在今年4月公布了“天问系列”行星探测任务,首次火星探测任务命名为“天问一号”,预计于2020年前后实施。

商业的力量

太空探索已不再只是国家间的角逐。当SpaceX完成史上首次由私人企业完成的载人航天任务,或将使俄罗斯每年损失2亿美元。在美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机退役后的9年里,美国一直使用俄罗斯的飞船运送宇航员往返空间站,单次票价高达8600万美元。

商业太空产业进入了新时代。在这场被称为“亿万富翁的太空竞赛”中,主要参赛者包括马斯克、亚马逊创始人贝索斯和英国维珍集团创始人布兰森。

1984年美国颁布《商业太空发射法案》,允许 NASA向民营企业支付报酬,获取太空运载服务,为美国商业航天产业的发展打开了一道门。2015 年,奥巴马签署《美国商业太空发射竞争法案》,取消了民营企业在太空探索方面的诸多限制,并允许进行私人太空采矿,让太空竞赛有了更大的加速度。

载人“龙”飞船成功与国际空间站对接,使马斯克的SpaceX成为该领域的遥遥领先者。自2012年以来,该公司就一直承担向国际空间站运送物资的任务。如今SpaceX手握26亿美元的NASA大合同,将执行6次载人飞行任务。


SpaceX火箭发射。图片来源:Pixabay


贝索斯的蓝色起源(Blue Origin)则把目标定在了更具效率的月球登陆。2018年蓝色起源与另外两家公司共同获了一份总价值23亿美元的空军合同,为美国国家安全任务开发火箭发射系统。新闻网站“太空”(Space.com)报道称,该公司的“新格伦”火箭(New Shepard)已经完成了多次无人试飞,预计首次载人飞行任务也将在近期进行。

NASA宣布的三个月球登陆器承包商研发名单中,SpaceX和蓝色起源均在列,接下来NASA将对三份计划书的成功率和风险进行研判,胜者将承担2024年的载人登月行动。



布兰森的维珍银河公司(Virgin Galactic)则旨在为客户提供太空旅行,原计划于2020年上半年开始首次商业载人飞行,布兰森将会是首批乘客之一。但在上月底,维珍银河的火箭试飞失败,疫情导致也使维珍集团面临资金链断裂的危机。

另外一个在商业航天业有一席之地的是波音公司。它在2016年时就放言称:“第一个登上火星的地球人,肯定是坐波音造的火箭上去的。”

与SpaceX一样,波音公司也与NASA的“商业船队计划”签订了合同,以执行往返于地面和国际空间站的六次载人飞行任务,使用的是波音公司研发的“CST-100星际航线”飞船(CST-100 Starliner)。该飞船在去年12月完成了首次无人飞行,但因为计时设备出现偏差,未能顺利与国际空间站对接。

波音公司计划在今年内再次进行无人飞行试验,若成功将在短期内展开载人航天项目,但具体日期未确定。

你追我赶,才能克服一个个难题。移民火星,也不会是人类探寻未知的终极目标。


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