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免费足球贴士网(www.zq68.vip):人类航天下一步:是定居太空照样科研旅行,能否在火星上生涯?

admin2023-01-07199

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(NASA宇航员对国际空间站的一个太阳能电池阵枚举行维护。图/IC)

人类航天下一步

本刊记者/曹然

发于2021.7.5总第1002期《中国新闻周刊》

“中美是在举行太空竞赛吗?”

“是的。”比尔・尼尔森绝不犹豫地回覆。

当地时间6月23日,美国国家航空航天局(NASA)新任局长首次接受众议院质询,试图通过强调“中国威胁”获取国会预算支持。

此前一周,中国乐成发射神舟十二号载人飞船,将3名航天员送入中国空间站天和焦点舱。根据设计,问天实验舱和梦天实验舱会在明年发射升空,进一步扩大空间站。

尼尔森虽然祝贺神舟十二号载人飞船发射乐成,但同时主张永远性排挤中国介入美国、俄罗斯、欧洲、日本互助的国际空间站,而美国应以尽快“重返月球”为基础,进而实现载人上岸火星的远期目的,保持太空优势。

已往“wang”20年间,在完成登月项目“阿波罗设计”、航天飞机、近地轨道空间站和哈勃望远镜等项目之后,NASA一直在设计尼尔森提及的目的。小布什政府设计2020年前“重返月球”,奥巴马政府则提出不通过月球直接于2030年上岸火星,特朗普政府的“阿尔忒弥斯”设计则回归小布什(shi)方案,只是将限期推迟到2024年。

拜登政贵寓台后,向国会提交了跨越200亿美元的NASA新预算案,增幅为6.6%。但尼尔森深知这险些是不能能完成的义务。一些众议员则忠告尼尔森,纵然他强调与中国存在“太空竞赛”且有新总统力挺,NASA想获得百亿美元的载人〖ren〗航天新增预算照样“十分难题”。

“NASA一直在向近地轨道和月球之外的空间探索迈进,但这将是耐 nai[久的问题。”资深航天专家、美国中佛罗里达大学教授罗格・汉德伯格对《中国新闻周刊》先容,“太空的危险导致当前研究的一系列难题,辐『fu』射、微重力等因素使〖shi〗远距太空旅行极其危险,但现在人类还没有解决方案。”

奥(ao)巴马政府时期的NASA局长博尔登指出,现在大多数人都已经意识到,美国准期实现登月设计没戏。他对《中国新闻周刊》展望,若是一切顺遂,NASA将用数十年时间让人类重返月球,然后再‘zai’登上火星,但“不能设定一个确切的限期”。

空间站与登月项目“二选一”

按尼尔森的说法,100亿美元新增预算,将所有用于继续推行特朗普政府时期的登月设计,以追求在未来十余年内实现“年年载人登月”。但在汉德伯格看来,尼尔森只是想保障NASA正常预算不被进一步削减,而非真的要增添资金投入。其基本缘故原由是,冷战之后,“除火星外,国会不会为NASA传统的空间项“xiang”目提供分外资金,稀奇是近地轨道和月球项目”。

近地轨道和月球项目均始于冷战时期。1957年,苏联发射天下上第一颗人造卫星;不到半年,时任美国总统艾森豪威尔组建NASA。1961年4月,苏联航天员加加林进入太空;一个月后,时任美国总统肯尼迪在国会答应“将在十年内登月”。往后直到上世纪80年月末,美国每一份主「zhu」要太空政策文件都将“保持航天向导职位”作为主要目的。

(俄罗斯“和平号”空间站。图/IC)

NASA最初只设计将人类送上脱离近地轨道的月球轨道,但在肯尼迪的指示下将目的定为“登上月球”。原定设计的下一步义务是确立近地轨道空间站和月球基地,并通过可以频频使用的航天飞机毗邻地球与太空,以保证宇航员在外太空能够耐《nai》久停留,并前往更遥远的星球。

目的虽然远大,但预算与周期是模糊的。肯尼迪宣布登月答应时,NASA尚未制订登月设计。尼克松政府决议开启航天飞机项目时,同样没有给出明确方案。启动相对较晚的近地轨道空间站项目给出的成本评估是80亿美元,厥后国会意识到,这既没有思量发射成本,也忽略了每年超30亿美元的运营成本。

太空竞赛缓【huan】和后,NASA的预算一砍再砍。1966年,NASA的预算占联邦预算的4.5%,到1975年下降到1%,近些年则下降到0.5%。不外,NASA坚持保留《liu》以空间站为代表的近地球轨道义务及以登月为代表的月球义务。如博尔登所言,研发一旦暂停,不仅会被后发国家逾越,也难以基于此实现火星义务目的。但本世纪以来,NASA在近地轨道空间站与登月义务间,只能“二选一”。

NASA一直试图给出一系列理由,证实近地轨道和月球探索对美国社会有现实价值。上世纪90年月任NASA局长的丹・戈尔“er”丁被后继者誉为“NASA最伟大的治理者之一”,他首先‘xian’强调空《kong》间站项目可以助力美国科研,稀奇是“解决骨质松散等人类朽迈问题”。另一个主要的科研领域是质料科学,NASA一度宣称空间站是太阳能电池的潜在生产地。

到2020年底,各国宇航员已经在国际空间站举行了3000多项实验,但前述两个目的最终没有实现,航天器被证实未必是合适的实验场所。专家指出,太空实验的优势是举行需要零重力环境的研究,但零重力并不存在,地球轨道上的任何物体在其结构内部都有微重力最低的位置。那些为太空竞赛设计的航天器,其微重力最低的位置无法举行实验。

(2021年4月24日,搭载美国太空探索手艺公司载人“龙”飞船的宇航员抵达国际空间站。图/路透)

此外,纵然在空间站,人类流动的空间也很狭窄,岂论是宇航员照样维持宇航员生涯所需的系统装备,都市制造损坏周详实验的振动。而刷新空间站,将实验与人类及滋扰装备隔离,又得需要一笔昂贵的成本。寻找暗物质粒子的阿尔法磁谱仪(AMS-02)最初设计成本为3300万美元,当NASA决议将其安装在空间站外后,其最终成本突破了20亿美元。

2019年到2020年,由《you》于阿尔法磁谱仪的冷却器损坏,三名宇航员在空间站外举行了四次、总计25个小时的太空行走,才完成了“自哈勃望远镜以来最庞大的修复工程”。

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博尔登对《中 zhong[国新闻周刊{kan}》回忆称,自己任内最《zui》大的科研成就来自对太空航行手艺的推广,“今天,许多航空发念头手艺都是NASA研究的功效,我信托这对美国和天下各地的商业航空工业会作出伟大孝顺。”但正是在他任内,美国航天飞机{ji}于2011年所有退役,美国航天员往后都搭载俄罗斯航天飞机前往空间站。

住手本国航天飞(fei)机运行,除了成本,也有政治《zhi》考量。NASA曾提议由美国商业公司以单次2000万美元左右的成本运载俄罗斯宇航员前往空间站,而美国政府依然按每次5000万美元的{de}价钱从俄罗斯购置航天飞机服务。

这是延续戈尔丁为NASA事业找到的另一项使命:与俄罗斯航天机构互助,成为天下两雄师事强国互助的压舱石。1991年苏联解体,俄罗斯继续了90%的航天业资产,但漫衍于其他加盟共和国的配套工厂多倒闭或转型,包罗狂风雪号航天飞机在内苏联重点项目被迫暂停运作,职员严重流(liu)失。到1994年,俄航天业从业人数已削减35%,其中专家流失50%。

1992年,美俄签署太空探索互助协议,双方宇航员都被允许接纳为对方航天飞机和空间站的成员。1994年,双方决议配合建设国际空间站。自1998年投入使用以来,该空间站已经接待了来自19个国家的200多名宇航员和研究职员。

博尔登回忆,美俄航天互助最大的意义是证实晰“双轨制”有用,即双方航天机构可以在双方政府处置外交难题时依然保持亲热的科研互助。但美国国会则以为,“双轨制”意味着航天互助并没有促进双边关系的改善,反而使俄罗斯保有了壮大的空间影响力。

2003年,中国成为第三个有能力独自将航{hang}天员送上太空的国家。往后,中国多次亮相希望介入国际空间站。2011年,中国空间站第一个先导试验型空间站天宫一号发射乐《le》成。同年,美国国会通过《沃尔夫条款》,周全限制NASA与中国机构及职员交流,并将中国清扫在国际空间站外。2021年6月23日,尼尔森示意,他支持将该条款永远化。

相较于中美之间的“隔膜”,中国同其他国家的航天互助却日益慎密。中国载人航天工程办公室同团结外洋层空间事务办公室保持着亲热联系,约请其他国家行使中国空间站开展实验,首批(pi)入选项目来自瑞士、波兰、德国、意大利、挪威、法国、西班牙、荷兰、印度、俄罗斯、比利时、肯尼亚、日本、沙特阿拉伯、墨西哥、秘鲁等16个国家的23个机构。团结外洋层空间事务办公室主任西莫内塔・迪皮波称,中国的行动有力促进了载人航天堂际互助,使更多国家有时机介入载人航天手艺研究。

(国际空间站涉及「ji」欧洲、俄罗斯和日本的航天机构,NASA设计的多种商业介入模式未获得其他各方的一致支持。图/IC)

火星之后会怎样?

火星,太阳系中最近似地球的天体,逐日时长险些与地球一致,有类似地球的四序交替,也有液态水。上世纪60年月以来,人类探测器跨越5000多万公里不停靠近火星,但最初十年三分之二的观察义务都以失败了结。1971年,苏联火星三号(Mars 3)乐成软着陆,在火星外面发出14.5秒信号后失联。1976年,美国海盗一号成为第一个上岸火星并向地球发回照片的探测器。2021年5月15日,祝融号上岸火星,中国成为第二个在火星上运作火星车的国家。

NASA宣称,美国的火星探测已经从最初的“寻找水源”、本世纪初的“探索宜居性”走向了“寻找生命迹象”,但尚未实现人类在火星上岸。半个多世纪前,美国航天先驱冯・布劳恩制定的上岸火星设计中,月球基地及中继空间站是不能或缺的一环。汉德伯格指出,科学、政治都是NASA寻找经费的托辞,之以是要维持近地轨道项目或月球义务,其真实目的照样为火星探索铺路。

博尔登也认可,行使空间站最主要的科研功效,就是为火星旅行积累数据。一些详细系统若何在太空中事情和交互‘hu’,现在尚无法在地球上模拟。而领会宇航员的免疫系统在近地轨道上受到抑制的缘故原由和方式,可以辅助科学家在地球上开发更好的药物,以应对火星旅程中可能泛起的康健问题。

虽然拜登政府强调NASA要更多介入天气转变科研事情,相关经费单独拨款,不挤占原有义务,但尼尔森正试图将NASA有限的经费聚焦于火星项目,包罗设计竣事一项天体物理学的平流层观察项目,每年节约8500万美元的经费。此前曾多次在竞标中输给近地小行星观察项目的金星探索项目也首次获得认可,NASA将派出探测器绕金星轨道航行并上岸,探讨该行星的天气转变及海洋演化“hua”,并考察期是否比火星更“宜居”。

俄罗斯、欧洲航天机构都将探索火星视为最终目的。刚刚确立7年的阿联酋航天局今年发射希望号探测器到达火星轨道,并将建设“火星科学城”列为两项重点义务之一,研究若何在火星上事情、生涯和种菜。

2021年6月,中国运载火箭手艺研究院院长王小军在全球航天探索大会上示意,中国的火星探测义务,第一步是机械人火星探测,包罗采样、基地选址和原位资源行使等;第二步是低级载人探测,目的是载人火星着陆和基地建设;最后一步是航班化探测,并确立地球-火星经济圈。其中,第一次低级载人探测义务的设计出发{fa}时间是2033年。

然则,很少有机构向民众注释“登上火星后会怎样”,稀奇是三个详细问题:人类探索太空的目的事实是什么?是定居太空照样举行科研旅行?人类又为什么要定居太空?1988年美国国会修订NASA授权法案时,曾要求NASA每两年提交一份讲述,以说明“推悦耳类的外太空耐久生计”的新希望,但该讲述事实上只编写过《guo》一次就再未更新。

只管人类在太空中已经航行了几十年,但“对于太空对人的影响,人类的无知远胜于已知”。人类已知火星的重力约为地球重力的三分之一,也知道人的心理性能会在微重力状态下退化,骨骼中的钙会流失,但不知道若何消除、减轻甚至改变这种影响,也不知道若干水平的重力足以解决这个问题。

博尔登对《中国新闻周刊》先容,NASA现在的解决方案,是通过研发SLS这样“更快更壮大”的重型运载火箭,保证以足够高的效率把宇航员从地球〖qiu〗送上火星,这样人类露出在太空辐射及微重力中的时间就会短得多。

王小军透露,中国在机械人火星探测阶段接纳大型或重型运载火箭,直接将探测器发射至地火转移轨道;但在初期载人探测阶段接纳核电核热推进组合、人货分运,先在近地轨道组装探测器,再从高椭圆轨道出发。远期设计则是接纳核动力一体化运输“shu”模式,从地球空间驿站等基地出发,选择地 di[火循环轨道,并在地火循环轨道上部署转移航行器,转移航行器的推进剂由地面或空间加注站补给。

若是NASA能实现博尔登所言的手艺突破,意味着近地轨道空间站及月球基地不再有“中继站”作用。在最近的一次商业太空峰会上,“太空冒险”公司轨道航行项目副总裁法拉内塔就指出,这意味着人类未来可能不经由空间站去火星。火星协会主席、先锋宇航公司总裁罗伯特・祖布林则强调,NASA应该专注于这种直接到达火星的方案,而不是在近地轨道或月球上从事建设空间站等“通俗的事情”。

昔时阿姆斯【si】特朗登月时,只要“先于苏联人登上月球”,就算是实现了NASA对美国社会和国会的答应。但将人类送上火星后的价值问题,不是手艺可以解决的。小布什政府时期的航天委员会主席、前美国众议员罗伯特・沃克由此发出疑问:“人类在太空中真的有未来吗?”

沃克指出,人类应思量多种差其余情形:能否在火星上生涯?能否在火星上实现“自给自足”?是否总归要回到地球?若是人类不能在火星上生涯,那么火星“就像一座珠穆朗玛峰”,是冒险的象征,但缺乏现实价值。

若是人类可以在火星生涯,但不能自给自足,那么火星适互助为科研基地。问题在于,中美两国的无人探测器都已上岸火星,五个国家的航天器在绕火星轨道航行,NASA的工程师已经最先研究“无人空间站”的可能性“xing”。寻找、采集化石的事情,可以由机械人完成,人类未必有冒险上岸的需要。而若是人类可以在火星自给自足地生涯,但又总是要回到地球,那么火星将成为资源基地。只有当前述三个问题都获得一定回覆时,火星才会成为“殖民地”,实现人类在太空耐久生计的目的。但在未来{lai}很长一段时间内,没有人能给出三个一定回覆。唯一可以确定的是,火星并不“宜居”。

剖析人士指出,现在NASA及美国航天事业面临的要害问题是,向近地轨道及月球之外空间的探索,每一种可能的偏向险些都要消耗未来几代航天人的所有资金、精神和时间,但又没有任何一项义务,具有能说服民众的合理性或紧迫性。

只管尼尔森近期仍充满信心地示意“拜登和大多数美国人一样,对太空航行异常着迷”,但博尔登对《中国新闻周刊》说,他不确定大多数美国民众是否真的还强烈支持NASA进一步探索太空。

《自然》杂志2009年举行的一项观察显示,年轻一代受访者对NASA的支持水平远不如上一代人。靠近80%的45岁以上受访者以为自己受到“阿波罗”设计的感召,但只有不到40%的34岁以下受访者表达出相同的情绪。

“当前任何追求社会民众对外太空探索持压倒性支持态度的人,都要等很长一段时间“jian”。”博尔登说。汉德伯格则感伤,“在航天领域开启一个项目,然后进度延迟、成本超支,然后继续,这样的好日子早已已往了――除非太阳系突然泛起‘小绿人’(外星人入侵)。”

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