唤醒梦想,重返月球
2018-03-21邢强
邢 强
在人类上一次登月过去整整45年之际,2017年12月11日,美国正式宣布了重返月球的计划。“这是1972年以来,人类宇航员重返月球的重要一步。这一次,我们不仅要插上旗帜、留下脚印,最终还将为人类探索火星的使命奠定基础”。
1号指令的签署现场,一位老人开怀大笑。他,就是82岁的杰克·施密特博士。1972年,他成为了第12位登上月球的宇航员,同时也是时至今日登上过月球的最后一位。施密特博士是那个年代少有的、以专业技术而不是过硬的身体素质成为宇航员的人,是人类太空探索活动从试验性质向科学考察性质转变的象征。他能够成为登月宇航员,标志着人类的太空活动突破了宇航员必须从飞行员中挑选的初步阶段,开始向全民参与的方向迈进。而重返月球计划的签署现场,让施密特博士见证,则是一种准备认真启动计划的表现。
在这个计划背后,有哪些组织机构会最终为重返月球计划的成功实施贡献力量,又有哪些技术会用在今后的重返月球行动中呢?
神秘的国防部高级研究计划局
1957年10月4日,苏联用一枚由洲际弹道导弹改进而来的运载火箭将人类第一颗卫星斯普特尼克1号发射升空,开启了人类的太空时代。苏联的成功引起了部分美国人的恐慌。于是,为了安抚民众,显示美国人在航天领域也并不落后,美国政府完全忘掉了当年对布劳恩博士的藐视,开始用他设计的红石导弹作为救命稻草。就这样,一枚崭新的红石弹道导弹被运到了美国纽约中央车站的大厅中,供民众参观。时任美国总统艾森豪威尔一改对导弹与火箭事业不温不火的态度,着手对其进行大力扶持。
这样的扶持并没有仅仅局限在火箭与导弹本身,还最终催生了美国规模巨大的教育和科研体系改革,其影响一直延续到今天。1958年,在苏联的卫星上天短短4个月后,美国就成立了国防部高级研究计划局。如果大家花些时间去翻阅该部门成立伊始的宣言的话,就能够和我一样对斯普特尼克1号给美国带来如此深远的影响而心生感慨。
该宣言内容如下:“1958年2月7日,美国国防部高级研究计划局创立。本部门的首要使命,是为了防止类似斯普特尼克1号危机那种事件再次发生。”
回到今日,再看该部门的宣言,斯普特尼克1号卫星的影子依然存在:“斯普特尼克1号卫星的成功发射标志着苏联在太空竞赛中曾经打败了美国。我们的使命是防止此类事件再次发生。这个使命将随着时代的变化而自动演进。今天,美国国防部高级研究计划局的使命依然是防止美国的科技在任何领域被其他国家超越,同时我们也将针对竞争对手在科技领域不断产生新的突破。”
在崇尚口头谦虚的东方文明看来,这简直可以称得上是狂妄了。但是,实际上,这个部门在科技领域的确颇有建树。互联网、激光、高性能芯片、电磁炮、空天飞行器、全球定位系统、隐身等等,这些技术如果追本溯源的话,几乎都能找到国防部高级研究计划局的影子。这个神秘的部门,拥有140位科研人员,每年平均掌握着29.7亿美元的科研经费,直接向美国国防部最高层负责。
NASA和国家太空委员会
1958年7月29日,时任美国总统艾森豪威尔签署美国85-568公共法案,成立了美国国家航空航天局(简称美国宇航局),也就是NASA。同一年,美国的航空咨询委员会,也就是NACA宣布解散。从此,机构臃肿,更倾向于民用技术和航空领域的NACA正式被可以向美国总统直接汇报、并且更加倾向于先进太空技术的NASA所取代。NASA的建立使得美国率先打破了航空与航天技术领域的界限,开始以技术为核心发展目标。
中国、欧空局和大量私人航天企业的崛起,让美国至今仍然保留冷战思维的一些人倍感压力。于是,美国国家太空委员会应运而生。1993年,美国国家太空委员会成立,但是,很短时间后就因种种原因被解散了。去年(2017年),美国正式重新组建国家太空委员会。如果这个委员会能够长期运作的话,其对太空相关行业的促进作用至少会与当年艾森豪威尔总统为了应对苏联迅速崛起的火箭技术而成立的美国宇航局(NASA)相当。
刚刚组建不久的美国国家太空委员会的阵容是比较豪华的,由美国现任副总统彭斯担任委员会主席,而该委员会的各个委员为:美国宇航局局长、国土安全部部长、国务卿、商务部长、国防部长、交通部长、参谋长联席会议主席、国家情报总监、总统国家安全事务助理、行政管理和预算局局长。
这些人组成的美国国家太空委员会向总统本人负责,能够直接提供有关太空政策的建议,同时具备调用美国几乎所有资源向相关重大太空项目作出支持的能力。
对于重返月球这样级别的大项目,成立这样的委员会是很有必要的。当然,如有需要,在美国内阁中排第5顺位、地位仅次于国务卿的财政部长或许也会被纳入。
计划可行性与技术的实现
从技术层面来审视重返月球计划的话,能够从多个角度来发现这样的计划的可行性。美国阿波罗登月计划中的大量技术实际上在今天依然被沿用。比如当年阿波罗登月飞船上使用的R-4D火箭发动机在如今的日本货运飞船和未来极有可能用于重返月球计划的猎户座飞船上依旧发挥着重要的作用。
1972年12月7日05点33分00秒,一枚土星5号火箭点火,准备将阿波罗17号飞船送上月球。当日10点39分,在距离地球2.9万千米的奔月轨道上,该飞船中的宇航员拍下了一张地球照片。此时的南半球正值盛夏,南极洲被整个笼罩在明亮的阳光中。南半球气势磅礴的西风带裹挟着温润的温带气旋伴着刚刚席卷了印度的热带气旋翩翩起舞。地中海的明媚一直到了非洲的好望角也未曾有丝毫褪色。
这张照片背后,是阿波罗计划留给世人的载人飞船轨道和姿态精确控制技术。这样的技术无疑会在未来的重返月球行动中被再次使用。
在重返月球计划中,猎户座飞船会是一个比较好的选择。猎户座飞船的形状与当年的阿波罗飞船相似,但其内部空间比阿波罗飞船大2.5倍,最多可容纳6名宇航员(阿波罗飞船只能容纳3名宇航员),与20世纪60年代的阿波罗飞船相比,猎户座飞船融入了21世纪的高性能计算机、大规模集成电路、高度智能化的生命保障系统、更加可靠的推进系统和热防护系统等多项新技术,并且在成功回收后可以再次使用以便大幅降低成本(每艘阿波罗飞船则只能使用一次)。
另外,与早期的阿波罗飞船不同的是,猎户座飞船装备有太阳能帆板,这减少了对燃料电池的依赖。还有,猎户座飞船既能像阿波罗飞船一样溅落在大洋表面,也能在沙漠或戈壁地区完成陆上返回。
2014年12月5日协调世界时12点05分,一枚德尔塔4型重型运载火箭将猎户座飞船送入了测试轨道。在4小时24分钟的测试飞行过程中,猎户座飞船的远地点到达了5800千米的地方,在再入过程中,飞船经受住了2200℃高温的考验。
现代科技让人们拥有了自远古以来便无比憧憬的一飞冲天的能力,这种能力的背后推动者是各式各样的火箭。运载能力有望超过阿波罗时代的土星5号运载火箭的SLS重型运载火箭的固体助推器已经完成了地面点火试验。一旦各项准备成熟妥当,SLS重型火箭也就该呼之欲出了。
而按计划,SpaceX公司的重型猎鹰火箭会在2018年的年初执行首次试射任务。重型猎鹰火箭会是人类重返月球的另一个选择。另外,蓝色起源公司在未来也是一个不容小觑的企业。由此可见,商业航天在今后不仅仅会是人类太空探索事业的补充力量,甚至很有可能会成为太空任务的主导力量。商业航天的发展与崛起在这个时代是水到渠成的。商业航天的高效率和对技术优势的格外重视会促使其推动或者引领整个产业向更高更远的目标奋进。
月球,能够再次唤起我们心底的浪漫吗
阿波罗17号从月球上带走了月壤,留下的则是亲情和诗意。正如周华健的《亲亲我的宝贝》所唱:“我要亲手触摸那月亮,还在上面写你的名字。”在月亮上写你的名字,真的就被塞尔南,这位迄今为止最后一位在月球上留下脚印的人类做到了。乘坐阿波罗17号飞船到月球上执行任务的塞尔南,当时不仅是一位宇航员,还是一个9岁女孩儿的父亲。在月球上,准备返回登月舱启程回家的时候,他抬头看了一眼远在38万千米之外的地球,对女儿的思念如巨浪一般涌上心头。塞尔南温柔地在月球表面的月壤上,写下了Tracy(特雷西)这个名字。这一刻,他做了或许是全世界的父亲都想要做的事情。月球上没有大气,也就没有风。如果这个名字没有被陨石击中的话,将会在月球上留存成百上千年。月球的漫漫砂石之上,铭刻的不是政客的名字,也不是巨贾的字号,而是一个9岁的小女孩的乳名。
45年,整整45年过去了!在这段时间里,移动互联网出现了,大数据、移动支付、人工智能等技术让人类仿佛在一夜之间就迈入了新的时代。而对于那些在好奇心的驱使下提出的有趣问题,人类已经很少有时间去细细品味了。轨道动力学、火箭总体设计理论,几乎成为了新时代的屠龙之术,在互联网面前,开始显得过时。
当我们乘坐飞机旅行,拿起机上配餐的塑料叉子时,或许就该有所领悟:时代开始变得庸俗,一切都要服务于成本和利润了。在有助于解答人类终极之问的重大科学项目启动之前,在飞往宇宙深处的火箭升空之前,很多人已经不再欢欣鼓舞,而是去质问过去那些科学探索活动的真实性,去追问未来探索计划的实用性。当科学过于讲究性价比,当好奇心也要被估值,当探索未知的项目被取消或延后,在我们行将老去之时,又该怎样直面子孙后代渴求真知的明亮双眸?
70后、80后、90后乃至00后,大家有一个共同点:我们生得太晚,以至于错过了那个太空探索的黄金时代,错过了亲眼见证人类在月球表面留下第一个脚印的那个时刻。期望我们以后不要再去感慨生得太早,以至于没能在有生之年见证人类重返月球的壮举。
愿重返月球的计划唤醒我们从幼年时期就有的梦想,让我们再次年轻但却更加成熟,让人类远离纷争为共同的目标而奋斗,为了满载希望的火箭点火时的凝神屏息;为了体会到技术让生活更美好时,那发自内心的一个微笑;为了在激动人心的瞬间,在眼角悄然滚落的那颗泪滴。(小火箭工作室)