盘点中国、美国、俄罗斯和欧洲的月球基地计划

全球技术地图 2019-08-06 14:28 次阅读

随着美国国家航空航天局(NASA)高调庆祝阿波罗11号登月50周年,多个国家月球基地计划的细节相继浮出水面。这次,人类将不再满足于蜻蜓点水的逗留,志在发展真正的月球据点。

自阿姆斯特朗走出“人类的一大步”后,地球人的登月史上并未增添足够辉煌的新篇章。随着阿波罗计划的最后一次任务在1972年落幕,宇航员与月球的缘分更是被暂时尘封。

近日,随着美国国家航空航天局(NASA)高调庆祝阿波罗11号登月50周年,多个国家月球基地计划的细节相继浮出水面。这次,人类将不再满足于蜻蜓点水的逗留,志在发展真正的月球据点。

在选址问题上,各国纷纷瞄准人类从未涉足的月球南极:这里有丰富的水资源,可以产生氢气和氧气;这里长期黑暗,减少宇宙和太阳辐射的伤害;这里遭遇微小陨石和极端温度的风险也更小。

至于月球基地具体怎么建设,一个热门思路是开采月球本地资源,在机器人的帮助下进行3D打印

既然英雄所见略同,未来“月球村”竞争与合作并存的国际合作已现雏形。美国计划重点打造的“深空门户”月球轨道中转站已经吸引了欧、俄、日、加等国,而中国已与欧洲和俄罗斯航天局达成初步合作意向,联合论证国际月球科研站。

从远景来看,中国目前透露的计划较为务实和保守,着眼于机器人长期驻守、宇航员短暂停留的基地,主要目的是科学研究。未来条件成熟时才会考虑宇航员长期居住。

美国和欧洲则希望以月球基地为跳板和试验场,剑指火星和更遥远的深空。只是,NASA在特朗普明确的政治口号下排出了详细而密集的时间表,囊中羞涩的ESA则停留在概念的层面,呼吁国际合作的达成。

美国:借助“深空门户”摆渡

7月20日是阿波罗11号登月的纪念日,NASA选在这一天公布了“阿尔忒弥斯”计划的正式LOGO。阿尔忒弥斯是古希腊神话中的月亮女神兼狩猎女神,太阳神阿波罗的孪生姐姐。此名的寓意,无疑是要阿尔忒弥斯计划接棒阿波罗计划的探月之路,并发挥荒野开拓的精神。

根据NASA官网上的时间表,阿尔忒弥斯计划将在2024年前让宇航员重返月球,史上第一位登月的女性也会从中诞生。登陆地点选在月球南极。

随后,在2028年前,NASA会在月球上建设一个可持续的人类据点,用以发现新科学、展示先进技术,并鼓励私人企业发展月球经济。

阿尔忒弥斯计划的第一大特点是给登陆火星做铺垫。自特朗普喊出“重返月球”的口号开始,月球在NASA的蓝图中就已经是路径,而非目标。这一点也明确地体现在阿尔忒弥斯计划的LOGO中:代表“阿尔忒弥斯”的银色“A”字母形如狩猎的箭头,红色的火箭轨迹从蓝色的地平线出发,一直冲向月球。但月球并不位于A的箭头顶点。女神张弓瞄准了更远的目标。

第二大特点则是以漂在月球轨道上的“深空门户”作为中转站。NASA计划在月球轨道上设计一座小型的飞船,距离地球约25万英里,作为探月的中转站。

目前,俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、欧洲航天局(ESA)、加拿大航天局(CSA)等机构都明确表示考虑加入该计划。

2022年,首批光组件会由商业火箭运抵“深空门户”,提供太阳能发电、推进和通信系统。

小型舱和人类登陆系统则分别在2023年和2024年运达。至此,“深空门户”已经具有摆渡功能。

“深空门户”,前往火星的跳板

2024年,阿尔忒弥斯3号的宇航员将成为首批经“深空门户”过渡后登月的人类。随后,NASA及其合作国家的宇航员会频繁往返月球轨道和月球表面,在月球车和机器人的帮助下充分开发月球本身的资源,通过3D打印等方式在月球上建造可持续的据点。

目前进展

美国副总统彭斯在7月21日宣布,用于阿尔忒弥斯计划首次任务的猎户座乘员舱已经准备就绪。此外,委托欧洲空客公司建造的服务舱也已运抵美国,等待与乘员舱接合。无人的阿尔忒弥斯1号定于2020年在肯尼迪中心的39B发射台发射。唯一能承载这一重任的,是NASA寄予厚望但研发一再受挫的新一代超重型火箭SLS。

计划在2022年发射的阿尔忒弥斯2号将开始搭载宇航员,并采取和1号不同的路径抵达月球轨道。

中国:长期基础科研平台

一边是古希腊的“阿尔忒弥斯”,另一边中国也有自己的月亮女神“嫦娥”。7月19日,中科院国家天文台副台长、月球与深空探测研究部主任李春来等在国际顶级学术期刊《科学》上发文阐述了中国探月工程的现状和未来。文章提到,继嫦娥工程“绕、落、回”三期任务的启动与实施之后,2015年中国提出了2030年前将开展“勘、建、用”的后续任务规划。“勘”,勘察月球环境和资源;“建”,建立长期基础科研平台;“用”,开采可利用资源技术验证。

嫦娥四号资料图

在具体时间表上,中国初步规划了2030年前在月球南极地区开展嫦娥六号月球样品自动采样返回,嫦娥七号月球极区环境与资源综合勘查、嫦娥八号验证月面“3D打印”房子等关键技术等三次任务,建成具备科学探测、科研试验和资源利用技术验证的综合功能月球机器人科研站,完成月球资源开采和利用、生物再生生命保障等技术验证。

2030年后中国后续月球探测将继续朝着机器人探测和载人探测两个方向发展。出于技术跨度、火箭选型、经济可承受性、效费比等方面因素考虑,机器人探测将成为后续月球探测任务的首要发展方向,通过深化月球科学探测并验证资源开发与利用、生物再生生命保障等技术,最终实现机器人长期驻留工作、短期可容纳宇航员造访的月球基地。

在未来条件成熟时,将向载人探测方向的发展,实现载人登月,最终实现可容纳人类宇航员长期驻留的月球基地。

国际联合论证

7月22日,中国国家航天局副局长吴艳华在珠海举行的第四届月球与深空探测国际会议上表示,经过与俄罗斯、欧洲航天局以及其他国际同行的充分交流,正在提出国际月球科研站的合作倡议。

据介绍,中国将以探月工程四期为基础,与国际上已经提出的探月计划展开合作,共同开展国际月球科研站论证工作,评估长寿命、长时间在月球工作的问题。

国际月球科研站建成后,将为月球起源与演化、月球表面环境、宇宙起源与演化、地球宏观特征演变等关键科学问题研究提供支持。

中国国家航天局探月与航天工程中心副主任裴照宇表示,将成立国际月球科研站政府间协调委员会,并组建国际科学家联合研究团队和国际联合规划论证团队,通过2-3年的共同工作,形成国际月球科研站建设方案。

欧洲:邀请中国共建月球村

欧洲航天局局长扬·韦尔纳早在2015年走马上任时就迫不及待地抛出了“月球村”的概念。相比起一个具体的计划,“月球村”更像是欧空局对未来国际航天合作理念的寄托。

据韦尔纳描述,月球村既不是一个单一的项目,也无明确的时间表,而是一个开放性架构的愿景,一个国际社区的倡议。它的关键元素不是房屋、商店和社区中心这些细节,而是共享利益和能力的社区。

在此种情景中,月球村向所有国家和群体开放,机器人和宇航员都被需要。月球村中不仅有科技活动,还有采矿业和旅游业。

韦尔纳进一步畅想人类未来会探索太阳系中更远的空间,月球村可因此是个完美的跳板和试验地。比例,在月背上放置射电望远镜,在不受人类信号干扰的情况下观测深空。也可以利用月球当地资源开发3D打印。

韦尔纳随后在2016年访华时邀请中国共建“月球村”。“太空无边界,所有人都可以作出自己的贡献。对于中国来说,现在就可以开始行动。”韦尔纳说道。

他同时表示,月球村的地点选在月球南极,可能在2030年前投入使用。

俄罗斯:2034年启动建设

根据2018年年底披露的一份俄罗斯航天国家集团公司与俄罗斯科学院学部委员会太空联合会议的决议草案,俄罗斯计划在2036年至2040年期间在月球上建成一个全方位的基地,并在基地周围建造战略天文台,用于射电天文学、宇宙线研究和其他任务。

该基地计划部署在月球南极地区,未来的宇宙飞船和升降舱将在对接“深空门户” 后登陆。

当然,俄罗斯首先要完成载人登月的目标。从具体的时间表上看,俄罗斯预计将于2031年完成首次载人登陆月球;2032年将一个能够搭乘航天员的重型月球车送抵月球,并将第二批航天员送上去负责测试月球车;2033年令航天员乘坐月球车完成长距离行驶,开展科学研究和测试;2034年着手建立首个月球基地;2035年继续施工。

消息人士称,基地建设将以月球尘埃或风化层作为原料进行3D打印,大部分工作由机器人完成。

今年6月,俄罗斯航天局局长德米特里罗戈津称已邀请中国合作伙伴共同参与建立月球站和地球遥感等项目。

目前,中俄已经在研发探月所需的重载火箭上达成了合作。俄罗斯计划在2023年发射的“月球-26”号轨道探测器也会与中国未来的嫦娥七号联合实施任务,可能担当嫦娥七号的中继站。

原文标题:盘点中美俄欧的月球基地计划

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