科普：美國新登月計劃有何不一樣

新華社華盛頓8月10日電（記者 周舟）在人類登月50年后，美國航天局開始緊鑼密鼓地研制新一代重型火箭和“獵戶座”飛船，計劃2024年前再次將宇航員送上月球。為何不直接采用當年“阿波羅11號”的設計再赴月球？美國新登月計劃“阿耳忒彌斯”究竟有何不一樣？

多次往返月球南極

美國航天局局長布里登斯廷7月向美國參議院介紹了新登月計劃的進展，提到與當年“阿波羅11號”降落在月球正面的靜海南部不同，“阿耳忒彌斯”計劃中的落月點選在月球南極。

選擇在月球南極登陸的一個重要原因是，近來研究顯示月球兩極可能存儲了約4.5億噸的水冰，如果在相關地區建立基地，飲水問題較易解決。這些水還可能被用于制造液氧和液氫，從而為更遠的深空探索提供火箭燃料。

不過登陸月球南極計劃的挑戰也更大。“阿波羅11號”的落月點處于月球赤道附近的平坦地區，返回艙只需少許推進劑即可返回月球軌道，與軌道上的飛船對接后一起回到地球。而“阿耳忒彌斯”計劃中的相關過程要復雜得多，要先在月球軌道上建立一個稱作“門戶”的中轉站，宇航員抵達中轉站后，再乘坐“擺渡車”往返包括月球南極在內的各處地點。

這套復雜的系統有其好處。新計劃中的火箭只需將飛船送到“門戶”就行，因此不需要阿波羅系列任務中“土星5號”火箭這樣的“大家伙”，可節省燃料，還可運送更多載荷。宇航員可在“門戶”與月表之間多次往返，有助于建立月球基地。

登月計劃分三部分

要實現這一套能多次往返月球的登月設想，“阿耳忒彌斯”計劃包括三個部分：建造“門戶”、建造前往“門戶”的火箭和飛船、建造往返“門戶”與月表的“擺渡車”。

第一，建造“門戶”。美航天局已選擇馬克薩爾科技公司作為“門戶”的第一個商業合作伙伴，該公司將建造一個50千瓦的高功率太陽能驅動器，作為“門戶”的動力與推進系統。美航天局計劃2022年底用商業火箭將“門戶”的動力與推進系統送入軌道，還計劃選擇一家商業公司建造“門戶”載人艙，尚未公布結果。

據介紹，未來“門戶”將擁有多個可接駁飛船的對接口，這也意味著它為以后希望使用中轉站的探月飛船設立了技術標準。

第二，建造前往“門戶”的火箭和飛船。其中，由美航天局自己負責建造的“獵戶座”飛船進展順利，目前正處于組裝測試階段，其內部空間將是阿波羅系列任務中所用飛船的2.5倍，可運送更多宇航員前往“門戶”。

但與波音公司合作開發的新一代重型火箭“太空發射系統”幾經拖延，預計將在2021年才能實現首飛。“太空發射系統”首飛時的近地軌道運載能力為70噸級，未來可達到130噸級，接近“土星5號”的水平。

第三，建造往返“門戶”與月表的“擺渡車”。美航天局再次選擇了商業公司完成這項任務，目前共有11家公司合力開發這種載人登月系統。這套可重復利用的載人登月系統包括3個部分，用“運輸設備”將宇航員從“門戶”送入低月球軌道；用“下降設備”將他們送至月表；并用“上升設備”將他們送回月球“門戶”。

月球基地指向火星

布里登斯廷說，“阿耳忒彌斯”計劃中的宇航員一開始要在月球南極停留7天，隨著“門戶”擴展和月表設施的增加，月表探索時間有望延長至數周或數月，這就意味著要在月球上建立基地。

美航天局明確表示，在月球南極建立基地的一個目的是為在本世紀30年代奔向火星做準備。盡管目前對火星任務還沒有特別清晰的規劃，但布里登斯廷在美國國會作證時提出了一系列初步思路。

他說，國際空間站、未來的商業空間站和“門戶”都可用于測試火星任務所需的自動化飛船系統的長期可靠性。“阿耳忒彌斯”計劃將開發太陽能電力推進技術，相關技術可用于能夠重復利用的火星著陸器和載人返回艙。

布里登斯廷表示，月球將成為火星的試驗田，要完成長達數年的火星之旅，先要有能力在月球上生活數月。學會利用太空中的資源提供補給并制造產品是實現深空探索的前提，美航天局將在月球上測試類似技術。他說，可在月球上驗證的技術還包括能源生產和儲存、應對塵暴、醫學支持等。