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技术储备远超50年前阿波罗时期,人类为何还没能重返月球?

2020-08-23

7月20日是人类月球日。距离1969年阿波罗登月已过去了半个多世纪,所有技术储备都远超当年,但人类仍然没有实现重返月球。

【演讲专家】

吴季

中国科学院空间科学先导专项一期负责人

中国空间科学学会理事长

国际宇航科学院(IAA)院士

美国电子与电气工程师协会(IEEE)会士

卢森堡空间资源顾问委员会委员

阿联酋航天局国际顾问委员会委员

航天科学的发展源于人类对太空的向往,但同时也深刻地受到了国家政治和国防工业的影响,成为了神秘的高精尖技术领域。特别是在上个世纪60-70年代的美苏太空竞赛,即给航天活动打上了深刻政治的烙印,同时也激励了航天技术的大发展,实现了载人登月。但是现在距离第一次人类登上月球已经过去了50年,人类的科技取得了飞速的发展,为什么我们还是没有再迈得更远?

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半个世纪之后人类为何还没实现再次登月?

航天技术从一开始就与政治、军事紧密相连。美国阿波罗计划是美苏争霸,太空竞赛的产物。阿波罗计划采用了举国体制,投入了大量的资金,在短期内政治上取得了巨大胜利,但它不是一个科学的计划。

很多人说,阿波罗计划也起到了很大的作用,比如激励了美国的高技术发展和技术创新,为空间科学、空间应用打下了技术基础,激励了1-2代青少年,投身科学技术开拓了人类的视野,促进了地球环境保护运动等。但是这些都不足以维持载人登月计划的可持续发展,因为载人登月需要的经费很多。而阿波罗计划成功的最大驱动力是政治和国防因素。

实际上,航天科技从诞生开始,其属性就与国防、军工,以及科学探索牢牢地绑在了一起,属于由政府投资的特殊领域。航天科技是国家政治地位和话语权的主要支撑,是国家国防军工工业的主要力量,是国家前沿科学探索能力的主要代表,是国家高科技创新能力主要窗口。由此,航天科技就具有以下几个特点:责任重大要求零失误,因而就难以避免出现大量冗余设计,以及大量重复试验。 

如果和阿波罗计划时期相比,美国目前在航天科技领域的人员趋于老龄化,政府订货也形成了非市场机制的价格垄断。目前各国国家的政府航天市场已经陷入成本高的怪圈,即越强调可靠性,研制周期就越长,研制周期越长,成本就越高,成本越高就越不能失败,从而再次回到强调可靠性,进入了一个怪圈。

至于为什么人类50年没有再走出地球空间,这主要是因为50年来,人类没有一个可持续发展的目标来推动它。此外,没有一个基于市场机制的竞争的环境,使得航天产品同时得到高质量和低成本两个特性。

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美中俄日等国均有载人登月计划

中国人对月球有非常深厚的感情,两三千年前,古代就有嫦娥奔月的故事,月宫、玉兔和桂花酒是那样的美好。月球文化也体现在诗词里,一些文人看到月相、天象都会激发出他们的很多丰富的想象。但这些都是人类关于月球的梦想。阿波罗完成了登月后,我们人类登月的梦想就算实现了吗?也许有人说那只是美国人登月了。那么如果未来中国的宇航员登上月球了,中国人的登月梦想就实现了吗?

答案似乎也不是。俄罗斯航天之父齐奥尔科夫斯基说过一句名言:地球是人类的摇篮,但是人类不可能永远生活在摇篮中!因此我们人类的梦想应该是:普通人也能够走出地球,进入太空,而不仅仅是国家项目支持的几个宇航员去一次、两次。那么普通人离再次登月还有多远?

目前,从事载人航天活动的仍然主要是政府项目。2019年5月,美国国家航空航天局NASA吉姆局长正式宣布,美国载人重返月球的任务被命名为“阿尔忒弥斯”(Artemis),并承诺在2024年将首位女性和下一位男性宇航员送往月球。和半世纪前的登月计划不同的是,这次月球不是终点,而是新起点。

美国想探索更远的深空,还提出了“深空门户”计划,在距离地球25万英里的月球轨道上建设探月中转站,利用月球资源帮助飞行器飞向宇宙深处。目前,俄罗斯、日本、加拿大及欧洲等都明确表示考虑加入“深空门户”计划,并以此为基地,实现登月。印度也在积极实施自主的载人天地往返,计划5-7年后部署近地轨道空间站。

▲深空门户(Gateway)艺术概念图(图片来自网络)

据媒体报道,按照规划我国将在2022年前后完成中国近地轨道空间站,计划运行十年至2032年。并且现在正在论证2033年以后的载人登月计划的可行性,实现中国人登月之梦。中国载人航天的发展,正按既定的目标,有计划有步骤,逐一完成。

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月球旅游是新航天中最具前景的领域之一

航天活动在近期的发展已经证明,不仅仅是政府需要航天科技,普通的百姓也需要它,比如太空旅游。一旦人类的太空旅游实现了,就会使得不仅仅是几个宇航员,而是大量的普通民众有了进入了太空的机会,也只有到那时,人类才算真正的走出了地球摇篮。

载人太空旅游,包括月球旅游,是新航天中最具发展前景的领域,预计近期会在临近空间和近地轨道出现突破,形成巨大的市场规模。NASA近期对国际空间站旅游的报价是5800万美元/次,包括每晚3.5万美元的住宿费,最长可达30天)。2020年5月30日,Space X公司的龙飞船第一次实施载人飞行,将两名宇航员送入国际空间站,结束了美国长达9年没有自主载人飞行能力的历史。

Space-X也正在设计月球轨道旅游项目,已有第一个用户。月球旅行第一个客户是日本亿万富翁前泽友作,他将这项计划命名为“dearMoon”,将于2023年后邀请6-8个艺术家同行,进行为期6天的太空旅行。

目前,我国尚无真正意义上的商业太空旅游公司,但廉价运载火箭的研发,将为未来的商业太空旅游奠定基础。

▲太空生命和生态保障系统(图片来自网络)

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月球旅游的技术问题如何解决?

月球旅游可能是未来能够改变人类的最重要的领域,也会对商业航天市场带来革命性的变革。当然,如果要去月球旅游的话,还有一些技术问题要解决。比如月地高速通信、月面能源提取、月夜能源等。目前,玉兔一号、玉兔二号,以及嫦娥三号、四号着陆器都是在月夜关闭进入休眠期。月夜长达14天,对太空旅游来说,必须解决月夜的能源的问题,这不光是运行成本问题,还因为只有在月夜期间,才能获得最好的回望地球的机会,也就是观看如同在地球上看“满月”一样的看到“满地”。

在降低运输成本方面,可以采用具有回收能力的运载火箭发射载人飞船。而天地往返载人飞船采用6人座的小型可重复使用返回舱比较经济。如果在地球和月球轨道上都建设相似的中转空间站,而在它们之间采用不需要在地球和月球着陆的摆渡飞船,就可以做到长期反复使用。在月球表面着陆的载人飞船,因为没有大气,除了需要补充燃料以外,其他部分也可以做到复用。而摆渡飞船和月面着陆飞船的燃料,可以在月面上生产。

责任编辑:郭旭晖 龚丽华
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