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美國的航天計劃:放棄?調整?

作者:kylelong  於 2013-6-18 07:13 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:科普知識|通用分類:政經軍事|已有3評論

美國的航天計劃:放棄?調整?

 

 

最近幾年,美國的航天計劃不斷受挫,金融危機,削減軍費;相比之下,中國卻雄心勃勃地大搞航天計劃。於是,有人開始質疑了:連世界航天老大的美國都開始放棄航天計劃了,一個貧窮落後的中國憑什麼要搞?那麼,在經濟不景氣的時代,美國果真是放棄了航天計劃了嗎?下面來分析一二。

 

1,美國為什麼放棄後續的阿波羅登月計劃?

 

阿波羅計劃(Project Apollo)或阿波羅工程,是美國太空總署從1961年到1972年從事的一系列載人航天飛行任務,在60年代的十年中主要致力於完成載人登月和安全返回的目標。

 

阿波羅計劃總共耗資約240億美元,因此有人認為,資金是美國能領先一步登月的最大因素。阿波羅探月幾乎推動了美國之後20年的科技發展,科技技術的衍生產品在美國投入1美元就能賺回14美元。

 

那麼,美國為什麼沒有後續的登月計劃呢?

 

登月之後,有人曾問過肯尼迪關於對登月的看法。肯尼迪說過,大致意思是,他本人根本就不認為登月會給美國帶來什麼實際利益,無非是蘇聯的太空科技空前強大,使美國在國際上的地位盡失,才不得以加入到這個太空競賽的派對,來和蘇聯人一決雌雄。蘇聯的失敗,阿波羅計劃的成功,使得美國不再繼續搞登月計劃了。

 

為什麼30年之後美國不敢再次登上月球?傳說是遇到UFO?外星人?史前飛船?其實,筆者在這裡有4點考慮:(1)耗資巨大,還有財力、物力、政治等因素的限制;(2)對美國人民的現實意義非常小,登月沒有更大的實用價值;(3)登月至今還存在難度,現代科技還無法保證登月旅行能百分之百成功;(4)月球研究進入「大眾化階段」(包括歐盟、中國、印度、日本等),美國後來的太空計劃是火星,顯然美國對月球沒興趣了。

 

最後一點,就是陰謀論——阿波羅登月計劃就是一個騙局。

 

2,美國為什麼放棄太空梭?

 

因為美國經費緊張,需要「燒錢」的地方太多

 

1972年,美國總統尼克松頒布總統令,下令建造太空梭(shuttle aerospaceplanespace shuttle),自1972年以來美國政府為了航天飛行項目浪費了納稅人1960億美元,每架飛機造價20億美元,每飛一次維修費5億美元。此外,太空梭的危險係數比客機高138倍。30年來共飛行了134次,相當於每飛行67次就有一次事故。1972年,美國航天局曾估計太空梭項目生命周期的成本約為161億美元,不過這一數字最後上升為250億美元。

 

美國共製造了五架:(1)亞特蘭蒂斯:1985103日首次升空飛行,20117月升空進行最後一次任務退役;(2)挑戰者號:1985128日該機第十次發射升空10英里后爆炸,艙內7名宇航員遇難;(3)哥倫比亞號:1981412日美國的第一架太空梭升空,20年後的200321日重返大氣層時與地面失去聯繫,在德克薩斯州上空爆炸解體,7名宇航員遇難;(4)奮進號:2011516日從肯尼迪太空中心發射前往國際空間站執行任務,不久後退役;(5)發現號:1984830日首次飛行,201139日退役。

 

太空梭面世已經30年了。總共發生過兩次爆炸事故,造成14名宇航員犧牲。總體來看,太空梭項目是成功大於失敗。NASA計劃在未來10--20年開發一種比太空梭廉價的飛行器,繼續從事太空任務。

 

太空梭的成功是把航天器和運載器結合起來,衛星、空間站無法自己上天,而且太空梭可以重複使用,至少軌道器、兩個固定的火箭上去以後還可以再回來,並重複使用。太空梭的問題是太複雜了導致安全性和可靠性下降。還取消了救生的系統,返回的時候出問題的話航天員就逃不出來了,就像哥倫比亞太空梭,宇航員只能犧牲了。第二個就是成本高。太空梭規劃時是一年使用50次,而事實上30年一共才130多次,平均一架飛機一共飛行了不過30多次,每一次發射成本就達到了5億美元左右。

 

3,美國為什麼放棄國際空間站?

 

國際空間站(International Space StationISS)是一項由六個太空機構聯合推進的國際合作計劃,也指運行於距離地面360公里的地球軌道上的該計劃發射的航空器。國際空間站的設想是1983年由美國總統里根首先提出的,經過近十餘年的探索和多次重新設計,直到蘇聯解體、俄羅斯加盟,國際空間站才於1993年完成設計,開始實施。20125月,美國首次向國際空間站發射商業飛船。

 

該空間站以美國和俄羅斯為首,包括加拿大、日本、巴西和歐空局(11個國家,正式成員國有比利時、丹麥、法國、德國、英國、義大利、荷蘭、西班牙、瑞典、瑞士和愛爾蘭)共16個國家參與研製。設計壽命為10--15年,總質量約423噸、長108米、寬(含翼展)88米,運行軌道高度為397公里,載人艙內大氣壓與地表面相同,可載6人。「國際空間站」的空間應用項目主要包括醫學與生物學研究、生物工程、空間技術、材料科學、教育活動、地球物理學及對地觀測等7個方面的科技研究性應用。

 

國際空間站的服役時期目前從2015年延長到2020年。到了2020年以後,有部分可能老化了、衰退了,但做一些維修和替換還是可以繼續發揮作用的。到2020年,國際空間站不一定是全面停止的狀態,它可能還要繼續工作。目前無論是美國,還是俄羅斯都沒有考慮建一個新的空間站,那就要看再過56年有沒有打算。各成員國均同意將「國際空間站」在科學、工程、教育等方面潛力的全面開發提高到最高優先順序,並同意加強微重力實驗室的利用以驅動尖端科學和技術。

 

近些年來,國際空間站的建設也受到很多的批評。當今運送1千克物品到空間站的費用為2.2萬美元。由此可見,「養」一個空間站耗資驚人,據估計每年需10億美元,若在軌工作10年則為100億美元。有很多對美國國家航空航天局持反對觀點的人認為國際空間站計劃是在浪費時間和金錢,並且抑制了其它更有意義的計劃。持有這種觀點的人列舉,花費在國際空間站計劃上的上千億美元和近乎一代人的時間,如果將這些成本用於應用領域的研究,也許對人類更有意義。 

 

實際上,美國並沒有真正放棄國際空間站。美國已增加對「國際空間站」的預算,以便將其變為美國的國家實驗室,更充分地利用這一獨特的科學、技術、教育平台,開展生物、醫學、材料、燃燒特性等實驗。美國還將藉助私營企業的商用飛船將航天員送入「國際空間站」。因此,「國際空間站」不僅在今後將發揮更大的作用,還將採用新的運營模式。現在,關鍵是如何保障「國際空間站」的天地往返運輸。如果美國新一代載人飛船投入使用,有可能把「國際空間站」長期考察組人數由6人增加到7人,以提高空間站利用率。

 

中國「神舟」和「天宮」計劃的實施,使得國際空間合作成為可能。中國要在未來十年內建立大型載人空間站,計劃到2020年運行這個空間站。中國和歐洲在這個項目上進行合作的計劃正在醞釀中,歐洲航天局(ESA)可能會為這個空間站提供建造技術和交會對接系統,以換取其宇航員使用這個設施的機會。

 

來自俄羅斯的消息說,國際空間站將於2020年結束自己的使命,但合作夥伴們正在討論將其服役期限推遲到2028年。各方均認為目前沒有結束空間站工作的理由。到2020年國際空間站俄羅斯部分可能增加四個新艙,它們分別是一個多用途實驗艙、一個樞紐艙和兩個科學能源艙,因此空間站將處於運轉良好狀態並可繼續工作。這樣一來,國際空間站就將完全由俄羅斯控制,以美國為首的國際空間站就將變成以俄羅斯為首的國際空間站。

 

4,美國為什麼放棄星座計劃?

 

星座計劃(Project Constellation)是美國航天局2005年為響應時任總統布希制定的太空探索計劃而出台的後續措施。但是,該計劃目前已中止。2010128日,美聯社報導,美國總統奧巴馬已經實際上擱淺了重返月球計劃。同年129日,一名白宮太空問題顧問表示,重返月球計劃「已死」。有關法案於同年10月成為法律,本計劃宣告終結,但相關技術很可能會用於未來的太空探索計劃。

 

整個計劃將包括一系列新的航天器、運載火箭以及相關硬體,將在包括國際空間站補給運輸以及登月等各種太空任務中使用。大多數星座計劃使用的硬體都會基於太空梭的模式,儘管核心部件獵戶座航天器(曾稱為載人探索飛行器,Crew Exploration VehicleCLV)很大程度上受了阿波羅飛船的影響,使用乘員/服務艙系統。

 

星座計劃的運載系統將前所未有地同時使用地球軌道交會(Earth Orbit Rendezvous)和月球軌道交會(Lunar Orbit Rendezvous)。整個系統包括三部分:獵戶座乘員/服務艙(The Orion Crew & Service ModulesCSM)、月球著陸艙(Lunar Surface Access ModuleLSAM)以及地球出發站(Earth Departure StageEDS)。運載系統中使用的火箭包括發射無人設施的戰神5號(Ares V,將發射地球出發站外加月球著陸艙和其它貨物中的一項)以及發射載人航天器的戰神1號(Ares I)。

 

重返月球原來是小布希定的計劃。奧巴馬上台以後,可能他認為,再重複原來阿波羅登月的道路是炒冷飯,美國已經有12個人登過月球了,如果再上去沒有太明確的目標,也沒有太大的吸引力。奧巴馬任命的奧古斯丁委員會認為,美國的重返月球計劃面臨巨大資金缺口,如果希望按期實現該計劃,美國航天局每年的預算需要在目前180億美元的基礎上增加30億美元,

 

但也有人評價停止星座計劃是與美國的經濟危機有關。其實,金融危機還不至於影響到美國的航天計劃,因為美國對航天事業的投資還是增加的。2006年左右,是150億美元,往後逐年增加到160億、170億, 2011 年是190 億美元,比 2010 年增加 1.5%,並且還是在逐年增加,所以金融危機並沒有影響美國的航天計劃。另外,美國也在推動私營企業發展航天技術,希望在56年以後美國用私營公司的火箭和飛船把宇航員送到空間站上去。

 

5,美國的載人航天新計劃

 

2010 2 1 日公布的奧巴馬政府2011 財年預算案,全面調整了美國的航天發展戰略。主要包括:放棄投資近百億美元的重返月球計劃,重新規劃低軌道以遠的載人航天;中止 「星座計劃」,轉向太空探索技術開發;國際空間站的運行延長至2020年,作為國際實驗室使用;太空梭按計劃退役,支持私營企業參與載人航天;重視發展地球科學和行星科學;加強機器人對太陽系和宇宙的科學探索;扭轉對載人航天的過度傾斜,NASA 職能歷史性歸位。奧巴馬希望通過新的預算案,使美國的太空探索摒棄「因循守舊」,以「跳躍方式進入未來」(leapinto the future)。

 

美國國家航空航天局(NASA)在2012125日簽署了《戰略空間技術投資規劃》,並在2013211日在其網站上正式發布。這份綜合性戰略規劃指出了對於NASA任務和實現國家目標至關重要,需要優先發展的空間技術。

 

NASA《戰略空間技術投資規劃》是繼NASA制定的一系列《空間技術路線圖》(草案)之後提出的。根據美國國家研究委員會(NRC)對路線圖的仔細評審,並吸取了公眾、關鍵參與方的意見后,NASA最終完成了這份新的投資規劃。這份規劃為NASA在未來4年的太空技術投資提供了指導,其內容範圍覆蓋了20年,大約每兩年進行一次適當調整,以滿足NASA和國家的需求。

 

其實,美國放棄登月、放棄國際空間站,目的是為了火星!

 

奧古斯丁委員會認為,登陸月球並非美國載人航天計劃的最好選擇,更經濟、對公眾更富有激勵性的項目應是登陸小行星及其它目的地;美國載人航天計劃的終極目標應是登陸火星。在火星建立基地更具有戰略領先優勢,要做別人做不到的。而且火星的條件比月球更好,比月球要有價值得多,也就可以放棄月球基地建造計劃了。

 

同時,一旦國際空間站組裝完成,一旦美國就兌現了它的承諾和完成了它的義務,美國就將會這個「累贅」或「包袱」轉交給這些國際空間站的參與國,以便美國集中其財力和人力來搞月球基地建設和完成飛往火星的工作。

 

6,美國的「火星計劃」正在實施

 

美國宇航局從1997年開始對火星進行大規模的探索,火星探路者在1997年就已經登上了火星,併發回了很多有價值的資料。美國鳳凰號火星探測器,於20078月從美國佛羅里達州卡納維拉爾角發射,經過4.22億英里的長途跋涉,於美國東部時間20085251953分(北京時間526753分),在火星北極成功著陸。美國航天局2011年年底發射的「好奇」號火星車,火星車成功在火星表面著陸,目前已發回多張圖片,呈現火星圖像。

 

美國的火星樣本取回任務計劃將於2013年實施,計劃於2016年將半千克左右的火星土壤和岩芯樣本送回地球作進一步研究。這個計劃包括一個環繞火星軌道運行的返回裝置和一到兩個著陸裝置,著陸裝置可能配備有可以小範圍移動的火星車,如果那時火星科學實驗室仍然可以工作,可能也會利用火星科學實驗室在大範圍內提前採集樣本,或者再發射一枚類似火星科學實驗室的火星車用於這個目的。採集樣本以後,樣本將會被一枚小型火箭發射到火星軌道,與返回裝置對接,這個對接也可能不只一次,然後由它將樣本一次性送回地球。2018年的火星任務將是一個著陸器,用於尋找火星上可能存在生命的證據。

 

美國國家航空航天局(NASA)正與歐洲航天局合作研製新型載人飛船「奧賴恩」航天器(Orion,又名「獵戶座」),其用於將宇航員送上地球軌道以外的天體——月球、火星甚至造訪小行星。美國宇航局介紹說,如果一切進展順利,「奧賴恩」首次載人飛行將不晚於2014年,到2020年之前「奧賴恩」還將首次執行飛往月球的載人飛行任務。美宇航局稱,由於飛船的設計技術更為成熟,「奧賴恩」將比太空梭安全10倍,而且與早先的「阿波羅」飛船不同,「奧賴恩」可以重複使用。

 

「奧賴恩」的原效力項目是「星座計劃」,即「新重返月球計劃」,「奧賴恩」作為載人艙一度被計劃負責搭載人類往返於地球和月球之間。如今這一計劃已經黯然退場,而「奧賴恩」航天器經改造后仍然被認為是美國載人航天事業青黃不接的拯救者——藉助該航天器,人們或將可以首次探索月球的偏遠地區、登陸小行星、也可以降落在火星的某個衛星的表面上,再去操作機器人等太空探測裝備。

 

美國國家航空航天局(NASA)規劃的太空發射系統(SLS)初始型號工作取得了良好的進展。SLS計劃用於深空載人探索,不過其先進型號可能會將某些創新付諸實現。從20129月初開始,26家工業和學界組織從NASA共獲得4800萬美元資金,其中包括:麻省理工負責研發火箭發動機渦輪泵旋轉空化失穩的新建模方法;賓州學界負責表徵模擬火箭發動機環境內的鋁/氧化鋁/碳的相互作用;馬里蘭大學負責驗證亞聲速與超聲速薄膜冷卻的數值模擬。另有軌道技術公司負責再生冷卻推力室零部件的精密鑄造;ATK研發先進的「經濟可承受的複合結構」;弗吉尼亞州的科利爾研發公司研究結構性減重問題。

 

7,火星移民計劃

 

火星移民計劃(Mars migration programMars immigrant plans),是美國宇宙探索技術公司(SpaceX)總裁兼創始人埃隆·馬斯克首次對媒體透露出的、移民火星並在火星建社區的計劃。美國宇宙探索技術公司(SpaceX)是世上首個成功發射運載火箭的私營企業,其所取得成就令人讚歎,首次提出的火星移民計劃也語出驚人。

 

美國科學家設計「火星植物」 計劃建造外星生物圈。美國北卡羅來納州立大學教授溫迪·博斯等人進行的這一研究,得到了美宇航局先進概念研究所的資助。研究人員設想,用跨物種基因移植的方法,為植物植入能忍耐極高或極低溫度、輻射、乾旱和異常重力環境的基因,使植物能在火星上生長,培育「外星生物圈」。

 

生物圈二號(英語:Biosphere 2)位於美國亞利桑那州圖森市北部的Oracle地區,是愛德華·P·巴斯及其他人員主持建造的人造封閉生態系統。佔地1.3萬平方米,大約有8層樓高,為圓頂形密封鋼架結構玻璃建築物。「生物圈二號」建造於1987年到1989年之間,它被用於測試人類是否能在以及如何在一個封閉的生物圈中生活和工作,也探索了在未來的太空殖民中封閉生態系統可能的用途。「生物圈二號」使得人們能在不傷害地球的前提下,對生物圈進行研究與控制。「生物圈二號」的名字來源於它的原始模型「生物圈一號」,即地球。

 

20134月,美國非營利機構「靈感火星基金會」發起的載人火星之旅22日開啟旅客徵募活動,擬征一男一女兩名旅客,於2018年初搭乘載人飛船「火星一號」,首度訪問「紅色星球」。火星之旅載人飛船將於201815日發射,因為火星與地球每隔15年距離最近。「靈感火星基金會」負責人、美國千萬富翁丹尼斯·蒂托今年2月宣布,將於5年內送一對50多歲的夫婦踏上往返火星之旅。這一項目的花費預計超過10億美元,由蒂托提供啟動資金。如果飛船如期發射,將飛抵距離火星表面100英里(161公里)處,並不進入火星軌道或者登陸,因為那樣需要其他推進裝置,2018820日返回,2019521日回到地球表面。飛船一旦起飛,項目無法中途停止。

 

「靈感火星基金會」說,這趟載人火星之旅旨在為2023年建立火星基地奠定基礎。美國國家航空航天局(NASA)發言人戴維·施泰茨說,這一項目展現了美國商業航空航天業的勇氣和美國普通探險家的冒險精神,NASA將繼續與「靈感火星基金會」討論合作事宜。斯坦福大學的斯科特·哈伯德教授曾負責NASA的火星任務。他認為,「靈感火星基金會」的技術報告「長於靈感,短於技術細節,有待調整」。

 

顯然,美國放棄了登月計劃,把航天目標定在了遙遠的太空!在全球航天競爭激烈的情況下,美國認為自己完全沒有必要與第二第三梯隊爭奪相同的航天領域,而是開闢新的航天路線,永遠站在世界航天領域的最前沿!




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發表評論 評論 (3 個評論)

回復 arznith 2013-6-18 10:51
這些計劃調整的背後,估計是有新的技術突破,也就是鄙人提的根據空間的不對稱性,開發空間鎖閉技術.(世界是很奇怪的,很多技術都是在不同的地方由不同的人幾乎是同時提出某些突破性的原理和技術)

用那些技術來看,目前的航天航空真的過時了,人類很快可以到達宇宙的任何一個地方,而且還瞬間的.
回復 kylelong 2013-6-18 11:10
arznith: 這些計劃調整的背後,估計是有新的技術突破,也就是鄙人提的根據空間的不對稱性,開發空間鎖閉技術.(世界是很奇怪的,很多技術都是在不同的地方由不同的人幾乎是同時 ...
首先要依賴於理論的突破
回復 arznith 2013-6-18 13:30
理論上已經突破了.

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