美国登月技术退步了？50年前就能载人着陆，怎么现在只能带着史努比绕一圈...

Posted 2022-08-31 QbitAl

杨净 明敏 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

明明半个世纪前人类就已经登月了…

为什么NASA打着“重返月球”的旗号折腾了这么老长时间，最新进展还只是带着假人绕月飞行？

北京时间今晚8点，承载着阿耳忒弥斯计划的SLS火箭，将在肯尼迪航天中心发射升空，整个飞行旅程为期42天。

一旦发射成功，就意味着阿波罗时代之后，NASA再度重启登月计划，预计在2025年完成登月。

当然，前提是在理想的情况下。

毕竟在此之前，光是SLS就推迟了至少16次。

据NASA前副局长透露，即使屡次延期且追加预算，也未必能如期登月。

53年前就已经完成的事情，为何现在还要做得这么费劲？

阿耳忒弥斯计划

阿耳忒弥斯计划Artemis，2017年正式发布，计划在2024年完成载人绕月，最终目标是在2028年前在月球表面建立永久基地，为登陆火星和更深层次的深空探测任务奠定基础。

本次任务“无人绕月飞行”正是该计划中的第一步Artemis 1 ，由SLS重型火箭Block 1与猎户座飞船合作执行。

△图源：NASA

表面看上去，从正式发布到第一个任务实施，中间不过五年。但实际上，背后的设备部署早在十几年前就已经开始。

猎户座飞船是从2006年就开始研发了。当时它还是“星座计划”的一部分，不过这个计划由于预算超支、进度落后等原因在2010年取消了，又在2011年重启研发。

另一个主角SLS火箭，更是因故推迟了至少16次，比原来的6年时间表增加了5年多。

要知道，当年土星五号从纸面设计到飞行仅用了6年时间……

如此大费周章重新设计大火箭，为什么不直接采用当年的原型图纸？或者在原有基础上修改呢？

为什么不能照搬图纸？

因为土星5号的图纸丢了。

NASA官方之前特意回应过这个传闻，表示图纸没丢，但是复刻一个土星5号出来意义不大。

因为当年土星5号成千上万的零件已经不再生产了，如果要重新找到上世纪60年代那些硬件设备厂商……可能还不如重新设计火箭。

而且土星5号当时的控制中心，是基于传统的大型计算机设计的。

它的内存模块总容量只有16k字节，却重达32.9公斤，主机频率只有2MHz，和现在的计算机完全无法相提并论。

也就是说技术工艺早就过时了。

太空舱方面，猎户座需要搭载的计算机也要更为先进。

与阿波罗太空舱的单计算系统相比，猎户座拥有4个计算系统，计算运行速度可以提升20000倍，内存增加了128000倍。

种种原因来看，如果拿着当年的图纸复刻，都是一件事倍功半的事情，并且还要投入更多钱。

上世纪60年代，土星5号的研发成本约为62亿美元，相当于现在的518亿美元。

但是SLS的研发成本控制在了230亿美元，还不到土星5号的一半。

加上目前NASA的发射台和运载火箭装配车间，已经改造成建航天飞机之用。

这意味着按照原来图纸设计的话，发射台也要改造，又是一笔费用。

值得一提的是，钱的问题也是NASA二次登月计划中，常常被提到的一个因素。

当年美国登月，可以说是“大力出奇迹”，一口气花了250亿美元，当时美国的GDP还是7000亿美元水平。

现在，NASA每年的经费也是大约250亿美元，但美国的GDP已经达到23万亿了。

显然现在的NASA手头有点紧。

与此同时，SLS火箭项目也并不省钱。不能像SpaceX那样回收利用，发射成本也更高。

一次发射需要大约41亿美元，土星5号大约只需要14.9亿美元。

此外，当年烧了这么一大笔钱上月球后，带来的有价值发现其实并不多。

这也引起了美国民间、政界的许多争论：

登月的意义真的有那么大吗？

为什么要重来一次？

随着“阿耳忒弥斯”计划启动，这方面的质疑更加直接：

明明50年前已经登月成功了，为什么还要再折腾一次？

尤其是尽管半个世纪过去，人类想要登月仍旧需要做非常充足的前期准备，这背后要烧掉的资金可能会高达上千亿美元。

对此，NASA负责人比尔·纳尔逊在新闻发布会上给出了几点原因。

一方面，这次登月任务要做的事更多。

它将实现宇航员在深空生活和工作，将完成一系列科学探索实验，并计划在月球表面建造永久基地。

NASA方面表示，他们希望能将一些科学仪器、有效载荷送往月球，“以此激励学生参与到科学探索工程中”。

不难看出，NASA希望通过再次登月，发现月球上更多奥秘。

实际上，在月球南极陨石坑下发现水痕迹后，人类探索月球的热情和价值都变得更高了。

有水资源就意味着，宇航员在月球上需要的饮用水和氧气、火箭燃料需要的氧气和氢气，都有了解决的希望。

这使得月球将有可能成为一个“太空补给站”。

而且也就意味着，阿耳忒弥斯计划要比阿波罗计划飞更远。虽然月球是阿波罗宇宙飞船的最后一站，但它是猎户座飞船的第一站，它最终将越过月球到达火星。

在NASA 2024年的机器人登月计划中，降落点就设在了月球南极附近。

并且月球的荒凉也能为科研提供帮助，月表古老的岩石有助于科学家研究太阳系的起源和形成。

另一方面，其他国家相继开启登月任务也给NASA带来了压力。

负责人纳尔逊提到，中国近年来已经3次成功将机器人送上月球完成探测任务，印度、以色列、韩国也在积极登月，尽管都失败了。

中国计划在2030年实现载人登月，确实也是“阿耳忒弥斯”计划前进的动力之一。

就在最近，探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁透露，我国探月工程四期已经过多年论证，已于2021年正式立项，进入实施阶段。“目前研制工作进展顺利。”

按照计划，探月工程四期的主要目标也在月球南极，将开展一系列科学探测，建立起月球科研站的基本型。

后续将分3次任务实施，分别是嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号，计划在2030年之前完成。

One More Thing

最后，再回到今晚即将发射的Artemis 1任务，由SLS和猎户座飞船合作执行。

SLS重型火箭第一节由核心级（四个RS-25D发动机，目前世界最大阶段燃烧液体氢氧发动机）和两个航天飞机固体助推器组成，起飞时最大推力可达到39.1MN（兆牛顿）。

这比当年阿波罗计划的土星5号推力34.5MN，还高出15%。

仅凭推力，SLS也被NASA称为史上最强大火箭，也是目前唯一可以进入深空的载人火箭。

成功发射后，飞行至距地球表面3700公里高度时，猎户座飞船将与火箭1级箭体分离，点燃推进器，飞向月球。

整个旅程距离长达130万英里（209万公里）、持续42天3小时20分钟，飞船将于10月10日返回地球，落入加利福尼亚州圣迭戈附近太平洋中。

据介绍，猎户座此行将载重54.4公斤，包括3个模拟宇航员的人体模型、史努比玩偶等物品。

△指挥官Moonikin Campos模型，图源：NASA

其中人体模型中，一个为指挥官Moonikin Campos（以阿波罗13号功臣命名），另外两名乘客Helga和Zohar，他们将主要负责的辐射探测和测量，其中一个背着辐射防护背心。

参考链接:
[1]https://www.washingtonpost.com/technology/2022/08/27/nasa-sls-moon-artemis-human-space/
[2]https://scitechdaily.com/artemis-i-path-to-the-pad-the-most-powerful-rocket-nasa-has-ever-built/
[3]https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E7%99%BC%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%B5%B1
[4]https://www.npr.org/2022/08/28/1119290573/nasa-artemis-i-mission-moon-launch-apollo
[5]https://www.sciencetimes.com/articles/39330/20220812/side-comparison-nasa-s-sls-saturn-v-cost-height-weight.htm
[6]https://spacecenter.org/artemis-i-how-does-artemis-compare-to-apollo/
[7]https://www.nytimes.com/2022/08/28/science/nasa-moon-rocket-launch.html