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本世纪 我们将踏上更多星球

时间:2016年08月09日 信息来源:中国青年报 点击: 【字体:

7月18日,美国佛罗里达州卡纳维尔角,美国著名航天私企太空探索技术公司(SpaceX)成功用猎鹰9号火箭将一艘货运龙飞船送上太空。


纵观人类航天的历史,阿波罗登月无疑是20世纪人类航天活动的巅峰之作。快50年过去了,人类在阿波罗计划之后再也没有离开过近地轨道。在21世纪的今天,虽然我们有国际空间站这样宏伟的航天工程,但航天技术的突飞猛进并没有让我们看到像阿波罗登月那样令人激动的壮举。


这当然是因为时代的变化造成的,冷战时期,太空竞赛有着明显的政治目的,很多航天活动可以说是不计成本。而随着冷战的结束和世界经济的发展,人们在享用太空竞赛遗留下来的巨大成果时,对航天技术本身的投入也更加注重实效。这也是NASA将近地轨道的载人航天以及货运业务交给私人公司的主要原因。在新的商业模式下,私有企业不再仅仅是产品的承包商,而是提供从产品到飞行任务的全套技术服务,并可以借助商业航天发展的契机大力开发和试验新技术。这也就是我们看到SpaceX、波音公司、轨道ATK和内华达山脉等公司发展各种新型运载火箭、货运飞船和载人飞船的主要原因。新一代的龙飞船、CST-100和追梦者小型航天飞机在大量继承过去已有成果的基础上,更加注重研发成本和运营服务成本的控制,为今后载人航天的可持续发展积累了更加丰富的经验。


不仅如此,各家私人公司研制的新一代载人飞船,不但返回舱可以重复使用,其乘组人数也都达到6~7人,一般来说,飞船在天地往返阶段的操作至少要有两名具备驾驶能力的航天员互为备份,以确保安全。乘组人数从3人增加到6~7人可以有更多的机会安排载荷专家或任务工程师进入太空,从而完成更难、更加复杂的空间任务。虽然这样的乘组规模在航天飞机时代就实现了,但新一代飞船和小型航天飞机采用“人货分离”的策略,控制了航天器的规模,从而更容易实现低成本。


在发射成本的控制上,SpaceX仍不遗余力地验证其火箭回收技术,尽管在回收——维护——重新使用的过程中是否能够实现低成本仍存在疑问,但这样的尝试的确掀起了可重复使用运载技术发展的新高潮,随着不同技术途径的不断探索和尝试,相信人类在降低进入太空成本方面终将会有实质性的进步。


在将近地轨道的载人飞行任务交给私人公司后,NASA将有限的力量投入到更加前沿的任务和技术开发领域。集各种先进技术于一身的猎户座飞船,虽然也面临各种经费不足和进度问题的困扰,但它的确代表了载人飞船技术的前沿,将成为人类再次迈出近地轨道的不二之选。而与之配套、运载能力可与土星五号匹敌的太空发射系统,也于近期完成了五段式固体助推器的地面试车,在航天飞机成熟技术的基础上,其推力超过1600吨,为太空发射系统的首次飞行奠定了很好的基础,它也将成为美国实施载人小行星任务和未来载人火星任务的主力。


就像过去的载人登月一样,人类走向深空的过程离不开无人探测器“打前站”。有着极高成功率的美国火星探测器也将在2020年的新发射窗口再次前往火星。而中国规划的火星“绕、落、巡”任务也将在这一年实施。美国宇航局长查尔斯·博尔登还宣布将使用太空发射系统在未来运送采样飞行器前往火星,其规模将远远超过目前人类在火星表面最大的探测器“好奇号”巡视车。这些探测活动将为人类未来登录这颗红色的星球奠定更坚实的基础。


而在更遥远的外太阳系探测中,美国可以说是一枝独秀。迄今为止也只有美国对火星以外的太阳系行星进行过探测活动。新视野号飞越冥王星是美国的新疆界计划的第一个壮举。而之后的朱诺号任务则期望将人类对木星的认识提升到新的高度。要知道,过去无论是先驱者十号、十一号,还是后来的旅行者一号/二号等探测器,均是在飞越木星过程中进行探测。而美国的伽利略号木星探测器虽然成为其第一颗人造卫星,但由于探测器的高增益天线出现故障,使得探测器将数据回传地球的能力大打折扣,因此伽利略项目的研究成果远小于预期。朱诺号不但是木星的第二颗人造卫星,更是将探测目标锁定在距离木星非常近的区域,这里有强大的磁场和危险的辐射,对朱诺号的设计提出了超高难度的挑战。因此,朱诺号成功进入木星轨道,代表着人类在深空探测工程领域的一次巨大技术飞跃,无论将来能够取得多少研究成果,其在工程上的成功已经铸就了巨大的辉煌。


在关注火星、木星之类的行星之外,人类的目光也从来没有离开过小行星、彗星等小天体。当然,越大的小行星越好观测,在本世纪内不会有能够毁灭人类的“超大”小行星撞击地球。但个头不大、撞击地球后又足以造成很大损失的小行星就不好说了。因此,加强人类的观测和预报能力是必要的。现有的观测能力可以确认2135年就近飞越地球的小行星不会对人类构成威胁,但飞越之后的轨道,就没法很精确地预测了。类似的例子不止一个,因此,从整个人类社会的角度讲,发展预防小天体撞击威胁的技术还是很必要的。也许将来,最有效的技术就是派有人或无人的飞行器到达这些小天体,并改变它们的轨道。而这样的技术,正是与我们目前正在发展的载人航天与深空探测技术息息相关。


在沉寂了半个世纪后,人类终将再次迈向深远的太空,我们可以预见,在本世纪内,我们的脚步将踏上更多的星球,今天的空间领域的进步,让我们看到了新世纪航天技术的曙光。




(作者:航天二院研究员,国际宇航联空间运输委员会秘书长 杨宇光)
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