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白玉京:登月,一场好意思国不忍心丢弃的“豪赌”
发布日期:2024-10-31 04:59 点击次数:176
编者按:
北京时期2024年10月30日4时27分,神舟十九号载东谈主飞船辐射取得圆满顺利,中国空间站设立再进一步。
凭证此前中国载东谈主航天工程办公室副主任、新闻发言东谈主林西强在发布会上的披露,我国第四批筹画航天员不仅要引申空间站任务,将来也将引申载东谈主登月任务。
终于,中国东谈主要登上月球了。
而这亦然好意思国东谈主铭心镂骨的航天联想。算作第一个把东谈主类奉上月球的国度,好意思国一直期待能够再行复制往日的豪举,然则今时不同往日,随同好意思国国力的下落,尽管登月商量早早就被提上日程,但从本色引申情况来看,无论是顶层设计已经具体引申,齐是症结百出。
本系列将开启对好意思国登月商量的全面回来,它山之石不错攻玉,咱们在学习的同期也能从中吸取阅历告戒,推动我国登月联想的早日结束。
【文/不雅察者网专栏作家 白玉京】
夕阳西下,肯尼迪航天中心的辐射塔在太阳神阿波罗的余辉中醒目。几十年前,这里见证了阿波罗载东谈主登月商量,强劲的“土星五号”火箭轰鸣着飞向月球的光泽。而如今,好意思国再次站在通向深空的门槛上,垂危地呼叫着月之女神阿耳忒弥斯,磨拳擦掌地商量重返月球。
2009年好意思国宇航局肯尼迪航天中心,正在建造的用于星座商量的新式迁徙辐射台。图片开始:NASA
阿波罗和阿耳忒弥斯之间,还赓续了一个随机,这等于被历史淡忘的“星座商量”(Constellation Program)。“星座商量”伟业未成而中谈崩殂,莫得等来登月的欣忭,而是被一场预算风暴和时期窘境击得残破不全。
星座商量的设计极其重大:不仅要重返月球,还要将月球基地变为通往火星的中转站。2004年,那时的布什政府秘书这一利欲熏心的商量时,宣称要在2020年前让好意思国东谈主再行踏上月球,以致预示将来东谈主类将站在火星的赤红色地盘上。
然则,跟着工程推崇,盼愿缓缓被复杂的推行击溃。战神火箭的难产、猎户座飞船的安宁程度,伴跟着资本的飙升和时期的拖延,最终让这颗灿艳的星座坠落在航天史的尘埃中。但星座商量并非一无是处,从某种意念念上来,关于中国载东谈主登月商量亦有一定的模仿意念念。
星座商量的要害,从上到下法式为战神 I火箭、战神 V超重型火箭、猎户座飞船、牵牛星号月球着陆器
星座商量的布景
2004年,寰宇正进入一个新千年的拂晓,好意思国的眼神再行投向深空。在冷战终结后的寥寂中,阿波罗商量的余韵缓缓隐匿,天外探索的热度似乎也与往日不再交流。然则,新的大家相貌和隐现的时期竞赛让好意思国厚实到,“天外第一”的主导地位需要新一轮的航天商量来保管。
“星座商量”便在这样的布景下诞生,承载着好意思国重返月球、进攻火星的战术抱负。
布什政府2004年提议的这一商量,不仅是对冷战时期阿波罗光泽的回响,更是一种向将来天外探索的新答允。布什政府强调,星座商量的谈论并非只是到访月球,而是建立一个多层级的深空探索体系,将月球基地设为跳板,为将来的火星探伤打下坚实的基础。
在这种战术愿景下,星座商量的提议符号着好意思国但愿在新的世纪再度走向航天探索的前沿,并以月球任务再行点火大家对深空探索的渴慕。
与此同期,商量中的战神火箭、猎户座飞船和月球着陆器牵牛星号,成为了天外新征途的三大撑握,体现出好意思国政府对永久空间站设立和载东谈主火星任务的贪念。然则,这一重大商量的洪志也预示着极大的时期挑战和资金压力,为星座商量的终端埋下了伏笔。
从左至右分袂为航天飞机,战神 I火箭、战神 V超重型火箭和土星五号,防卫战神 V的重大
经典的双火箭设计
星座商量的时期设计体现了好意思国在深空探索中的贪念,围绕三大中枢组件伸开:战神火箭系列、猎户座飞船(Orion)和月球着陆器牵牛星号。
星座商量最大的特色,是给与了双火箭设计,这跟阿波罗商量单一的土星五号完满不同。这不错说是星座商量的精华场合,但亦然星座商量歇业的主要原因之一。
算作载东谈主任务火箭,战神 I被成心设计用于将猎户座飞船送入地球轨谈。其结构给与了一级固体燃料助推器和二级液体燃料发动机的组合。一级固体助推器改自航天飞机的激动器,具有强劲的开动推力,能够飞快进步火箭速率;而二级则给与液氧和液氢的激动系统,以更高的成果完成火箭的轨谈入轨过程。
这种设计旨在优化燃料使用成果,确保飞船能够安全、踏实地进入轨谈。战神 I的近地轨谈(LEO)输送才气约为25吨,与中国的长征五号火箭特别,长征五号通常具备25吨的近地轨谈输送才气,但现时形态下不顺利适用于载东谈主任务。
2009年10月28日,战神 I-X火箭顺利辐射。图片开始:NASA
战神 V超重型火箭是一个彻头彻尾的巨兽,性能空前强劲。凭证发展阶段不同,性能和成立有所变化。据NASA于2008年官宣数据,高116米,总升起分量为3704.5吨。能够辐射187.7吨到近地轨谈,62.8吨到月球轨谈,或71.1吨到地月振荡轨谈。责任是将大批物质、开发和牵牛星号着陆器送往月球。战神 V的这一近地轨谈输送才气杰出了阿波罗时期的土星五号(LEO约118吨),也比当代的SLS(约130吨)特别以致稍强。
从某种意念念上说,战神 V是土星五号的传承和延续。两者的中枢任务齐是将大批载荷送入地月振荡轨谈(TLI),以支握登月任务。土星五号一级给与了五台强劲的F-1液体发动机,战神 V的设计则使用六台RS-68液体发动机。RS-68原来用于辘集辐射定约的德尔塔4重型火箭,结构浅近资本较低。土星五号的推力一谈来自液体发动机,而战神 V则加多了两个固体火箭助推器(SRB),近似于航天飞机的设计。这种组合让战神 V具备更强的推力,能够在开动飞腾阶段提供更高的速率,使得其在推力和燃料成果之间赢得均衡。
从表面上来说,战神 V完满有才气像土星五号一样,一次性地把领导舱、作事舱和登月舱打包,一同送入地月振荡轨谈。换而言之,不错不需要开发建造战神I火箭。
客不雅评价,好意思国星座商量搞双火箭载东谈主登月,是有长久研讨的。土星五号是完满的登月专用火箭,是典型的好意思国顺眼工程,强劲等于告捷,莫得任何性价比可言。好意思国星座商量但愿充分研讨近地任务和深空任务的性价比,在这少许已经有很大的向上性和设立性。
莫得载东谈主登月好看,但比载东谈主登月更紧要的是载东谈主进入近地轨谈,比如建造和运营国外空间站。这是个长效达到几十年的工程,实用价值远比载东谈主登月更高。战神 I是火箭中的万金油,引申近地轨谈任务,资本更低,适用性更平日。
防卫战神 V加多了两个固体火箭助推器
通过双火箭设计,NASA不错在不同任务需求之间生动调配资源,而无谓依赖单一的大型火箭。单独建造战神 I火箭成心输送猎户座飞船,确保了载东谈主任务的专用设计,有助于提高任务安全性。举例,战神 I具备特别设计的固体助推器和液氧液氢二级系统,支握垂危逃跑要道,以便在辐射过程中的突发情况下保护宇航员。而土星五号这种大型火箭无法在输送领导舱、作事舱和登月舱时提供单独的载东谈主安全设计。
在星座商量初期,预算和时期资源受到截止。比拟单一的巨型火箭系统,分开设计不错更灵验地分管开发资本,同期愚弄已有的固体助推器时期。战神 I的固体火箭助推器源自航天飞机时期,得当近地轨谈辐射,而战神 V则伙同液体和固体助推器时期,以支握更重的货色输送。这样分步开发不错分管开发资本,渐渐过渡到重型任务需求。
星座商量的永久谈论是支握火星任务,且不仅限于单次月球任务。设计孤立的重型输送火箭战神 V用于将来的深空任务,为重型载荷的生动部署和良友探伤奠定了基础。同期,战神 V具备更强的输送才气,能够支握屡次任务所需的货色输送,如深空探伤开发或将来月球基地设立开发,这少许关于永久探索具有战术意念念。
这张图片显明地展示了星座商量载东谈主登月任务全历程,需要进行天外对接。图片开始:NASA
双火箭设计并非原罪
星座商量的双火箭设计,加多了载东谈主登月任务历程的复杂性,需要进行天外对接。
任务历程为:
战神 I辐射:战神 I火箭首先将载东谈主飞船猎户座送入近地轨谈,确保宇航员安全入轨。
战神 V辐射:在稳当的窗口期,战神 V火箭辐射并将牵牛星号着陆器及相关开发送入月球轨谈,恭候猎户座飞船的到来。
轨谈对接:猎户座飞船在完成地月振荡后,进入月球轨谈与牵牛星号着陆器会合。宇航员通过轨谈对接进入牵牛星号着陆器,为月球名义任务作念准备。
着陆及复返:宇航员乘坐牵牛星号着陆器降落月球名义并完成探索任务。任务终结后,牵牛星号着陆器飞腾段从月球名义升起,与轨谈上的猎户座再次对接,宇航员进入猎户座并复返地球。
然则出现了随机,采纳航天飞机大批时期遗产的战神 I和战神 V火箭,发展却双双不堪利。原来想要省钱的双火箭设计成了一个巨大的坑,烧钱更多,时期问题也更多。并不是说双火箭设计这个根蒂念念路有问题,需要防卫的是,中国载东谈主登月商量也给与了双火箭设计,是2枚长征十号火箭。从某种意念念上来说,是厄运的工程料理和财务料理拖死了星座商量的双火箭。
星座商量2006年的艺术家瞎想图,载东谈主飞船与月球着陆器及启程级,各自愿射后在天外对接,然后飞往月球。
不曾出身的牵牛星号
猎户座飞船算作星座商量的主要遗产,被月之女神采纳,接下来有专文教练,在此不再赘述。咱们将防卫力放在牵牛星号月球着陆器上。
牵牛星号是NASA在星座商量中为重返月球任务设计的一款月球着陆器,其体积五倍于阿波罗登月舱,极为重大。称呼开始于天鹰座中的主星牵牛星号,这颗星在夜空中亮堂且易见,标记着NASA再次登月的弘大谈论。其称呼在阿拉伯语心仪为“大鸟”或“遨游者”,延续了阿波罗11号登月舱“鹰号”(Eagle)的精神传承,符号着NASA对历史的问候和对将来的预测。
牵牛星号被设计为模块化的两部分。飞腾段的作用是将宇航员从月球名义送回月球轨谈,并与轨谈上的猎户座飞船对接。
牵牛星号最值得防卫的是下落段,体现了比阿波罗商量向上之处。它用于从月球轨谈安全着陆在月面,承担货色和开发的输送任务。下落段配备液氧和液氢激动系统,以保证着陆的踏实性。其设计还研讨到算作“基础平台”留在月球,为后续月球任务和基地设立提供资源。
跟着每次任务新增的下落段留在月球名义,这种模式渐渐加多了月球名义开发和法式的数目,谈论是在月球上建立一个渐渐完善的基础法式采集,支握永久的东谈主类探索——星座商量缠绵建造月球基地,并非阿波罗打卡式的到访。
先进设计导致了时期的难度和资本的严重超支,牵牛星号在三大中枢工程中推崇最慢,以致未能本色建造。
牵牛星号月球着陆器特别重大,把这样大的玩意奉上月球,资本和用度超出好意思国预期。
星座之死
领先NASA臆想星座商量2005至2009年的预算为88亿好意思元,本色支拨为119亿好意思元,超支31亿好意思元。2009年NASA预测,到2014年星座商量的总资本会攀升至287亿好意思元,增幅达到140%。其中战神 V和牵牛星号着陆器的部分预算被削减,以优先支握战神 I和猎户座飞船,使得战神 V开发程度受阻,商量不休推迟。
战神 I火箭遭逢严重的时期问题,尤其是推力振荡和安全性方面的问题,使其在东谈主类乘员辐射任务中存在潜在风险。NASA屡次鼎新设计并追加插足来科罚振荡问题,但推崇安宁,预算也因时期清苦而加多。此外,战神 V算作重型输送火箭,其设计条件高达160吨的低地轨谈运力,时期复杂度和开发资本齐远超预期。
在样式料理上,NASA选拔双火箭系统后,优先资源被用于战神 I和猎户座飞船,以确保好意思国在航天飞机退役后的轨谈输送才气,这松开了对战神 V的永久支握。进一步的资本削减和料理不善,使得战神 V的开发周期不休延迟,最终导致整个星座商量堕入窘境。2009年奥巴马政府的“奥古斯丁委员会”分析合计,商量短少可行的资金支握与料理,难以依期完成登月任务。
早在2008年,洛马公司就在折腾猎户座飞船,到2024年了,猎户座飞船传给了月之女神,洛马公司还没把猎户座飞船折腾判辨。图片开始:NASA
永不用逝的星座
然则,星座商量的故事并未就此终结。几年后,新的“阿耳忒弥斯商量”在好意思国重返月球的蓝图中再度泄露,将未竟的星座梦连续下去。阿耳忒弥斯固然换了新装,但其中枢依旧延续着星座商量的基础设计和遗产。对一些东谈主来说,这标记着迎难而上的航天精神,但在品评者看来,这粗略只是好意思国一场“不忍心丢弃的豪赌”。
阿耳忒弥斯从星座商量中学到和没学到什么,后续专栏著述敬请期待。
是新生,已经老生常谈?历史和将来仿佛交汇成一段未完的航天叙事,好意思国“重返月球”这一高峻联想,究竟能否以阿耳忒弥斯之名,跃出重重的政事、时期镣铐,结束龙套?
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