
在實現人類登月半個多世紀後,美國再次捲入了一場太空競賽,而這一次的對手,是中國。
NASA於週三將航天員送入繞月軌道,這是邁向更宏偉目標的一個里程碑。中美兩國都計劃在月球南極附近建立前哨基地,希望開採那裡的冰凍水、氫與氦資源;雙方均規劃建造核反應堆,為月球基地供能,並從那裡發射深空探測任務。
這是一片全新的前沿領域,誰先抵達,誰就將在規則制定中擁有更大的話語權。
NASA的計劃名為「阿爾忒彌斯」,屢屢遭遇阻礙。美國計劃在2028年前重返月球,比中國的既定目標早兩年,但就連NASA自己也承認,這場競賽它未必能贏。
「他們很可能提前完成計劃,」NASA局長賈里德·艾薩克曼上週表示。「而過往的記錄告訴我們,我們大概率會延期。」
中國正以一種獨特而強大的專注力推進著自己的登月願景。與美國的競爭對手相比,中國的探月工程擁有多項獨特優勢。
專家表示,中國的核心優勢在於集中的管控機制,這讓它能夠為項目制定數十年的長期規劃和資金投入。中國的機器人航天探測任務已經抵達了美國從未涉足的區域。
中國是全球唯一一個在月球背面(即永遠背向地球的一面)實現軟著陸並完成採樣返回的國家。今年夏天,中國第七次月球機器人探測任務「嫦娥七號」將奔赴月球南極開展探測。
另一個對中國有利的因素是,中國現階段的核心目標更為務實。中國航天員計劃率先在登陸難度相對較低的月球近側著陸,1969年尼爾·阿姆斯壯正是在這裡,邁出了「對個人來說是一小步,對全人類來說是巨大的一步」。
近期的項目 調整 有望加快阿爾忒彌斯計劃的推進節奏。艾薩克曼表示,新方案包含更多發射任務,用於測試組件、增強信心、降低風險。在實現航天員重返月球後,NASA計劃每半年執行一次發射任務,並在月球上維持存在。
「這一次,我們的目標不是插上國旗、留下腳印,」艾薩克曼說。「這一次,我們的目標是長久駐留。」
中國正通過兩個可能合二為一的項目追求類似目標:分別是軍方主導的載人航天任務,以及民用領域的機器人任務。
這兩大項目所使用的核心組件,主要由中國航天科技集團有限公司研製生產。這家企業兼具工業與軍事專長,意味著兩大項目共享關鍵技術。
參與中國探月任務的香港大學月球地質學家錢煜奇表示,由於中國首次載人登月任務在一定程度上重走阿波羅任務多年前走過的路,科研人員擁有更大的實驗自由度。他表示,無論阿爾忒彌斯計劃進展如何,中國的探月工程都將按照數年前定下的節奏穩步推進。
「中方其實沒有任何壓力,」錢煜奇在採訪中表示。「我們更自由地開展這項工作。」
以下是我們所了解的關於中國載人登月任務的詳細信息,以及其組件與NASA對應裝備的對比。
中國計劃使用政府研製的火箭「長征十號」執行載人登月任務。火箭高度約相當於30層樓,其底部(即芯一級)配備七台發動機。
在前期測試中,中國科研人員完成了火箭發動機的地面系留點火試驗。今年2月,科研人員完成七台發動機中的五台聯合點火試驗,將火箭芯一級發射至約合105公里的高度。
中國的火箭技術整體落後於美國,這一差距也拖慢了它在近地軌道與SpaceX的星鏈衛星網路競爭的步伐。目前,中國 尚無一款可重複使用火箭 能對標SpaceX的獵鷹九號火箭。
長征十號的部分組件未來有望實現可重複使用,但這一點對登月任務的影響相對有限因為登月任務的發射頻次,遠低於近地軌道衛星發射任務。
美國的運載火箭是太空發射系統(SLS),相較於初代送人類登月的火箭,實現了顯著的改進。這款火箭動力強勁、系統複雜,由NASA與多家承包商製造的組件整合而成。
這款火箭的實際發射次數並不多,但在週三,它搭載航天員執行了首次載人任務 發射 ,在澄澈的藍天下直衝雲霄。這是NASA的一次重大勝利,而按照阿爾忒彌斯計劃的新方案,後續更頻繁的發射將有助於解決剩餘的技術問題。。
「發射控制室裡,火箭研發團隊的所有人都在熱烈慶祝,」NASA副局長阿米特·克沙烏地阿拉伯裡亞在發射成功後表示。
中國正在研發新一代飛船「夢舟」,最多可搭載七名航天員,設計兼顧月球探測任務與距地約450公里的中國太空站往返任務。
該飛船將把航天員送入環月軌道,抵達預定軌道後與登月著陸器完成交會對接,再由著陸器將航天員送至月球表面。中國計劃通過兩次發射完成一次完整的載人登月任務,部分原因在於目前尚無足夠大的運載火箭。
今年晚些時候,中國將測試夢舟飛船與中國太空站的交會對接能力。類似的在軌交會對接技術已在機器人探月任務中完成驗證。
今年2月,夢舟飛船完成了最新一次測試,驗證了發射前數分鐘內的中止任務能力。據官方媒體報導,在火箭在最大壓力條件下,飛船成功與火箭分離。
美國的獵戶座飛船於2014年完成首次測試,研發進度更為領先。在週三的阿爾忒彌斯二號任務中,獵戶座飛船搭載四名航天員升空,NASA將在本次任務中,全面測試飛船的生命支持系統與環境控制系統。
任何看過阿波羅11號任務影像的人都會對那款著陸器印象深刻——它是一項科學奇蹟,外觀卻像用金箔與輕薄金屬板材拼湊而成的簡易裝置。
中國的登月著陸器名為「攬月」,融合了數十年的技術改進。
根據任務設計,航天員在環月軌道進入著陸器後,著陸器將帶著他們降落到月球表面。在月面停留期間,著陸器將作為航天員的臨時居所、數據處理中心與能源供給站。
航天員完成月面任務準備返回時,著陸器將從月面起飛,在環月軌道與載人飛船完成交會對接。
去年8月,中國測試了一台原型機,在模擬月球隕石坑與崎嶇地形的試驗場完成了導航。
美國目前尚無可用的登月著陸器,部分原因是其規劃的任務複雜度極高。SpaceX正在研發其星艦著陸器,計劃於今年4月開展新一輪測試;藍色起源公司也在研發另一款著陸器。
NASA計劃在明年執行阿爾忒彌斯三號任務,在更接近地球的環境中測試著陸器的運行情況。NASA官員洛裡·格雷茲表示,哪款著陸器率先就緒,就優先選用哪一款。
中國航天員執行太空行走活動時將身著名為「望宇」的新一代艙外航天服。
望宇航天服是中國太空站現役艙外航天服的輕量化改進版本,配備防眩光面窗,頭盔兩側各搭載一台攝像機,胸前設有操作控制台。
一名官方人員 對官媒表示 ,航天服的設計借鑒了中國傳統鎧甲的元素,讓航天員看起來「更硬朗剛毅」。這款航天服預計將於今年 開展更多測試 。
美國將對現役航天服進行全面升級,提升服裝的靈活度,為航天員提供更強的防護,抵禦月球的惡劣環境。NASA已簽約採購的新款航天服,可支持航天員在艙外連續活動最長八小時。