誓要比中国早一步登月!42个国家参与,美国返月计划仍困难重重

寰球科学讲说 2024-06-06 16:20:59
摘要

美国从2007年开始确立代号为阿尔忒弥斯计划的重返月球计划。截至24年5月底,加上最新加入的立陶宛和秘鲁,参与美国重返月球计划的国家已经达到了42个。对比上个世纪美国独立完成阿波罗登月计划,这一次的计划声势浩大。

不过重返月球不是靠声势,更不是拉赞助,也不是助威团的摇旗呐喊,观战助威。而是要有完善的技术方案及可靠性验证。我个人认为美国当前的方案十分的先进,在节省成本、科技创新方面遥遥领先,但似乎整体的计划不是太接地气。

美国登月方案

美国实现登月要依靠猎户座飞船和太空探索技术公司的星舰。首先Space-X公司会先向近地球轨道发射一艘油库星舰。这油库星舰加注的燃料只足够发射到近地轨道上。随后几艘小型星舰携带几百吨的燃料将油库舰补满至1200吨。之后在发射一艘登月星舰,油库星舰与登月星舰汇合,将燃料补充给登月星舰。随后登月星舰将向月球进发。

这样的过程似乎有些繁琐,这样做的目的是为了节省燃料。因为携带1200燃料从地表发射到近地轨道需要较大推力,需要消耗极其多的燃料。通过小型星舰分别运输燃料到近地轨道加注燃料,可以节省燃料消耗。

不过目前看星舰及载人的猎户号飞船的研发进度严重拖后。

星舰6月6日第四次试飞

星舰是目前为止人类最为庞大的火箭,它高度达120米,由底部70米高、配备33台“猛禽”发动机的“超重型推进器”和顶部50米高、可重复利用的飞船船舱组成,地球轨道运载能力超过100吨,起飞质量为5000吨,起飞推力7400吨。可实现货物和宇航员的地球轨道、月球、火星的往返。

Space-X星舰已经从2023年开始已经进行了三次的试飞。23年4月份第一次试飞,星舰点火升空后不久就发生爆炸。导致基地的发射台严重损坏,发射台下方出现一个深度超过7.5米的大坑。

23年11月星舰进行第二次试飞,点火升空后,第一、二级火箭成功分离,但不久后助推器和飞船先后发生爆炸。

24年3月,星舰进行第三次试飞,星舰完成了几乎完整的太空飞行测试,首次到达了轨道速度,但在返回地球时解体。

不过从当前已有的三次试飞结果看,星舰在表现上一次比一次好。预计在6月6日星舰将进行第四次试飞,届时会有什么耀眼的表现呢?

虽然星舰的表现一次比一次好,但是距离美国25年9月实现载人绕月及2026年9月载人登月的目标似乎有些遥远。

星舰目前在近地轨道的飞行测试都没有一次成功,后续还要进行绕月飞行、太空中加注燃料等一系列的试验要验证。更为关键的是火箭燃料需要储存在超低温环境下,需要有足够的隔热措施。太空中的太阳照射增加了在轨储存和加注燃料风险,这些问题还需要具体去解决。

星舰问题解决了美国就能够再次登月吗?现实是想简单了,各个环节貌似都不顺。

猎户座飞船

猎户座飞船是美国新一代的载人可部分重复利用的载人飞船。猎户座的基本参数与配置参考了阿波罗号登月飞船。猎户座飞船内部空间比阿波罗飞船大2.5倍,最多可容纳6名宇航员。

猎户座飞船使用了增强型的隔热技术,隔热罩是由186块的隔热材料组成。

2022年12月11日,猎户座飞船执行了美国阿尔忒弥斯1号的重返月球计划,目的是测试无人绕月飞行。并降落在下加利福尼亚半岛以西太平洋水域。

从月球返回地球时飞船抵达地球的速度会接近于第二宇宙速度(11.2km/s)。第二宇宙速度是人造天体无动力脱离地球引力束缚所需的最小速度。这个速度要大于环绕地球轨道的第一宇宙速度(7.9km/s)。

所以在进入大气层后飞船要进行一次弹跳式的再进入大气层的方式,俗称为打水漂。这个目的是通过在地球大气层上弹跳以实现减速。即便如此,猎户座进入大气层的最高速度达到了4万公里/小时,舱外温度高达2760摄氏度。这就考验飞船的隔热技术了。

但是这次试验的结果是飞船隔热层外部100多处的材料脱落,部分隔热瓦腐蚀严重。而不是按照设计融化带走热量,证明再烧蚀过程中材料消耗不均匀。存在威胁航天员生命安全的风险,需要对飞船隔热进行优化和改进。

这里需要说明一点的就是我国嫦娥六号返回地球时,也同样面临上述问题,不过从嫦娥五号的经验看,我国已经拥有了从月球返回地球,可以经受住大气层高温烧蚀的技术。

美国要比中国早登月

面对着诸多的技术问题,美国重返月球按照既定节点实施的可能性微乎其微。即便如此,NASA局长仍将目标瞄准中国,渲染太空竞争论,渲染中国登陆月球后会霸占月球等等奇葩言论。

但在五月底的外媒报道中显示,NASA局长已经做出了评估,如果星舰的研发进度不及预期,那么有关阿尔忒弥斯3号的登月月球的计划将改成其他任务形式,这是否代表NASA内部对于重返月球计划已经有了新的安排?

从这样的言论看,NASA 的嘴很硬但是身体很诚实。

写在最后

随着我国嫦娥六号月背采样实施,嫦娥七号、嫦娥八也会在2026年,2028年发射。2030年前我国将实施载人登月,每个任务,每个目标都是进阶式的,而不似美国那样的好高骛远。实际上在中国眼中,所谓的竞争只不过是超越自己。

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