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| 本文作者： 付靜 | 2020-04-13 17:57 |
美國(guó)宇航員阿姆斯特朗邁出的一小步，是人類邁出的一大步。
1969 年 7 月 20 日，人類第一次踏上月球。
50 年后，美國(guó)國(guó)家層面宣布并要求美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）執(zhí)行重返月球計(jì)劃，將于 2024 年將兩名航天員（一名女性、一名男性）運(yùn)送到月球南極，并于 2028 年建立一個(gè)月球永久基地，實(shí)現(xiàn)人類在月球定居、學(xué)習(xí)，甚至再造月球，并將其作為前往火星或進(jìn)行其他星際探索的中轉(zhuǎn)站。這就是雄心勃勃的“阿爾特彌斯”（Artemis）計(jì)劃。
近日，NASA 公布了“阿爾特彌斯”計(jì)劃的幾大關(guān)鍵要素，這些要素將使在月球表面建立永久基地并展開研究工作成為可能。
希臘神話中，月亮女神阿爾特彌斯是宙斯和勒托之女，是太陽神阿波羅的孿生姐姐，而“阿爾特彌斯”計(jì)劃也將首次搭載女宇航員登上月球。
這一計(jì)劃于 2019 年 7 月 20 日——阿姆斯特朗登月 50 周年當(dāng)天公布。
按計(jì)劃，這一宏大的工程共包括 3 個(gè)階段：
第一階段（Artemis 1）：安裝在“航天發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）重型火箭上的“獵戶座”飛船圍繞月球進(jìn)行為期 3 周的無人飛行后返回地球，于 2020 年下半年完成；
第二階段（Artemis 2）：2023 年完成載人飛行；
第三階段（Artemis 3）：首位女性宇航員、第二位男性宇航員于 2024 年登上月球。
在此基礎(chǔ)上，NASA 計(jì)劃于 2028 年建立一個(gè)月球殖民地。
值得一提的是，美國(guó) CNBC 電視臺(tái)主持人曾對(duì)這一計(jì)劃進(jìn)行解讀：
NASA 的長(zhǎng)期計(jì)劃是重返月球、占領(lǐng)月球、建立中轉(zhuǎn)站，然后進(jìn)一步進(jìn)軍火星。
2020 年 4 月初，NASA 公布了這一計(jì)劃的更多細(xì)節(jié)，描述了其基礎(chǔ)設(shè)施的核心組件，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了可持續(xù)月球探索與發(fā)展的概念。
雷鋒網(wǎng)了解到，NASA 的計(jì)劃涉及三個(gè)關(guān)鍵要素。
一是「月球越野車」（LTV）。
實(shí)際上，為更好地研究月球，一個(gè)不可或缺的角色便是「月面巡視探測(cè)器」，即我們常說的月球車——一種能夠在月球表面行駛并完成月球探測(cè)、考察、收集和分析樣品等復(fù)雜任務(wù)的專用車輛，分為無人駕駛和有人駕駛兩種：
1970 年 11 月，前蘇聯(lián)發(fā)射的無人駕駛月球車 1 號(hào)成功降落在月球上，成為世界上首個(gè)月球車；
1971 年 7 月，美國(guó)阿波羅 15 號(hào)宇航員戴維斯-R-斯科特和詹姆斯-B-歐文進(jìn)行了首次有人駕駛月球車的月球表面行駛；
2013 年 12 月 2 日 1 時(shí) 30 分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將嫦娥三號(hào)探測(cè)器送入軌道。同年 12 月 15 日 4 時(shí) 35 分，嫦娥三號(hào)探測(cè)器成功釋放無人駕駛月球車玉兔號(hào)，使其駛抵月球表面。玉兔號(hào)共在月球上工作了 972 天，作為中國(guó)在月球上留下的第一個(gè)足跡，意義深遠(yuǎn)。
科學(xué)家對(duì)月球車在月面實(shí)地考察后帶回的寶貴資料進(jìn)行分析研究，無疑大大深化了人類對(duì)月球的認(rèn)識(shí)。
另外，各類月球車都具有前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、爬坡、取物、采樣和翻轉(zhuǎn)（跌倒后能翻身）等基本功能，甚至具有初級(jí)人工智能的特征（如識(shí)別、爬越或繞過障礙物等）。這些都與現(xiàn)代機(jī)器人所具有的功能相似，因此在某種意義上，月球車屬于機(jī)器人技術(shù)。
而“阿爾特彌斯”計(jì)劃中將使用的月球越野車在本質(zhì)上其實(shí)是有人駕駛月球車。據(jù)悉，月球越野車不會(huì)有封閉的駕駛艙，所以宇航員需要穿上具有防護(hù)功能的艙外活動(dòng)宇航服駕駛月球越野車，進(jìn)行月面短途旅行。
二是「可居住移動(dòng)平臺(tái)」。實(shí)際上，這是一個(gè)更大的月球車，完全受人類控制，可支持完成遠(yuǎn)離飛船著陸點(diǎn)的更長(zhǎng)旅程，最多可支持宇航員外出探索 45 天。
三是「月球基地表面棲息地」。這是宇航員的固定居所，可以說是宇航員在月球表面短期停留的家，可同時(shí)容納四名宇航員。
值得注意的是，NASA 在公布“阿爾特彌斯”計(jì)劃的相關(guān)細(xì)節(jié)時(shí)還提到：
與國(guó)際空間站一樣，Gateway 也將隨著時(shí)間的推移不斷擴(kuò)大——增加新的模塊、更多的居住空間，以及額外的工作和實(shí)驗(yàn)空間。
NASA 方面表示，以上的改進(jìn)非常重要，因?yàn)樗粌H是月球表面任務(wù)的起點(diǎn)，也是探索火星和其他星球的中轉(zhuǎn)站。
就“阿爾特彌斯”計(jì)劃后續(xù)的火星計(jì)劃而言，未來可能將有 4 名宇航員組成的小組在 Gateway 上停留幾個(gè)月，模擬火星之旅，這也是了解人類火星之旅如何運(yùn)作的關(guān)鍵一步。
上述 Gateway 實(shí)際上是 NASA 正在設(shè)計(jì)開發(fā)的一種小型宇宙飛船，將繞月球軌道運(yùn)行，距離地球 400,000 千米。
【Gateway 概念圖】
實(shí)際上，我們可以把 Gateway 理解為一種為 2024 年宇航員登月而服務(wù)的空間站。Gateway 設(shè)有生活區(qū)、科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，未來將是宇航員的臨時(shí)住所和辦公室，宇航員可一次生活工作長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月。而且即便是沒有機(jī)組人員的時(shí)候，機(jī)器人和計(jì)算機(jī)也可在 Gateway 內(nèi)外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)返回地球。
【Gateway 可能涉及的部件陣容】
那么，什么是空間站？
實(shí)際上，空間站又稱太空站、航天站。是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可供多名航天員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的航天器，不具備返回地球的能力（最終在大氣層中被燒毀）。
20 世紀(jì) 60、70 年代，美國(guó)阿波羅 11 號(hào)飛船（即阿姆斯特朗乘坐的飛船）搶先登陸了月球，前蘇聯(lián)在與美國(guó)的太空競(jìng)賽中落敗，因此轉(zhuǎn)向了其他領(lǐng)域的探索，其中就包括空間站。
1971 年，世界首個(gè)空間站禮炮（Salyut）1 號(hào)問世，由前蘇聯(lián)發(fā)射升空。不幸的是，3 名航天員在乘坐禮炮 1 號(hào)上的聯(lián)盟號(hào)飛船返回地球的過程中，由于返回艙上平衡閥異常打開造成的返回艙失壓而全部死亡。
1973 年，美國(guó)緊隨其后，發(fā)射了天空實(shí)驗(yàn)室號(hào)（Skylab）空間站，科學(xué)家利用該空間站做了許多關(guān)于醫(yī)藥、地質(zhì)和天文等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
此后，各國(guó)在空間站方面不斷探索。
如今，世界上在軌運(yùn)行最大的空間站為國(guó)際空間站（International Space Station，ISS），自 1998 年正式建站以來，經(jīng)過十多年的建設(shè)，于 2010 年完成建造任務(wù)轉(zhuǎn)入全面使用階段。該空間站主要由 NASA、俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)（Roscosmos）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）和加拿大空間局（CSA）共同運(yùn)營(yíng)。
而我國(guó)的天宮一號(hào)（2011 年 9 月 29 日發(fā)射）、天宮二號(hào)（2016 年 9 月 15 日發(fā)射）都屬于空間實(shí)驗(yàn)室，是一種開展空間試驗(yàn)活動(dòng)的載人航天飛行器，規(guī)模上小于空間站，可以說是空間站的雛形。預(yù)計(jì) 2022 年前后，我國(guó)也將完成中國(guó)空間站（又稱天宮空間站，Chinese Space Station ）的建造并開始運(yùn)營(yíng)，規(guī)模約 100 噸，可載 3 人。
1969 年，人類第一次登月任務(wù)、美國(guó)阿波羅計(jì)劃的第五次載人任務(wù)順利完成。但為何此后的 50 年來再無一人登上月球？
實(shí)際上，登月最大的阻礙之一是「月塵」，即月球表面的細(xì)小塵埃。多數(shù)專家認(rèn)為月塵是由于隕石撞擊形成，其中大部分是玻璃。
附著于航天器的各種表面上的月塵可能引起很多故障，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系統(tǒng)靈敏度下降、部件磨損及熱控系統(tǒng)故障。
因此，宇航員不得不花大量的寶貴時(shí)間來清除各種表面上的月塵，然而使用刷子清除月塵不僅十分困難，還很容易擦傷器件表面。
當(dāng)然，登月自然也需要花費(fèi)大量的金錢——完成“阿爾忒彌斯”計(jì)劃或?qū)⒒ㄙM(fèi) 200-300 億美元。
其中，NASA 為“獵戶座”飛船訂購了 6 至 12 艘密封艙，總價(jià)值 27 億美元，2022 財(cái)年還將增訂 3 艘密封艙執(zhí)行“阿耳忒彌斯 6-8”任務(wù)，總價(jià)值 19 億美元；SLS（太空發(fā)射系統(tǒng)火箭）估計(jì)發(fā)射費(fèi)用在 10 億美元左右；根據(jù) NASA 公布的總統(tǒng)預(yù)算草案， 2019 年為 Gateway 撥款為 198.92 億美元。
不過即便如此，重返月球計(jì)劃也在穩(wěn)步進(jìn)行。人類的下一個(gè)“一大步”何時(shí)順利邁出，我們拭目以待。
引用來源：
[1] https://xw.qq.com/cmsid/TEC2020040400778300
[2] https://zhuanlan.zhihu.com/p/96041449
[3] https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E9%97%B4%E7%AB%99/415680?fr=aladdin#1
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