开放的月球:携手同行的深空探测之路
2019-12-19王永生崔桂玲中国航天员科研训练中心
王永生 崔桂玲(中国航天员科研训练中心)
美国共和党国会前议员吉姆·布莱登斯坦就任美国国家航空航天局(NASA)局长后,为美国的载人航天带来了新的发展理念和目标。刚刚明确要在2024年送人重返月球,NASA又表示还要向火星进发,目标是在2033年把人送到这颗红色的星球。在国会一场听证会上,NASA局长称为实现那一目标,包括载人登月在内的其他工作需要加速进行,月球是火星飞行的试验场。
布莱登斯坦把近月空间站建设作为深空探测的第一步,并主张通过国际合作实现载人深空探测的目标。2018年10月履新后的NASA局长布莱登斯坦首次访问俄罗斯,在莫斯科大学发表演讲,就如何开展首个月球轨道站建设、如何开展国际合作等进行了交流,他指出,政治不会成为美国和俄罗斯在太空合作的障碍。
1 月球之路,美俄同行
2016年秋季,“国际空间站”(ISS)伙伴国召开国际航天器工作小组(ISCWG)会议,期间首次提出了在月球轨道建设“ISS姊妹站”(月球轨道站)的概念。在此框架内,5个航天大国代表开始讨论太空开发的国际计划,以及后“国际空间站”时代载人航天发展的走向。
2018年9月,俄罗斯航天国家集团(Roskosmos)和NASA正式确认了这些计划,并签署了建设月球轨道平台“门户”(Gateway)合作备忘录,俄罗斯承担研制月球空间站气闸舱的任务。但是随后的谈判进入了僵局,因为俄方不认可在此项目中的角色。不久前,俄罗斯航天国家集团总裁德米特利·罗戈津公开声明,俄方不认可美方提出的条件,将不参加与美国联合的近月空间站建设项目。
原本由于“国际空间站”发生泄漏和“联盟”(Soyuz)飞船壳体出现小孔事件,俄美关系已经出现变化,俄方退出月球轨道站建设项目后,双方关系变得更加紧张。两个大国之间的关系不仅在地球上出现严重状况,在太空中也令人担忧。
布莱登斯坦在莫斯科大学的演讲中,阐述了NASA深空探测计划和发展与俄罗斯及“国际空间站”伙伴国的合作计划,回答了许多这方面的问题和疑虑。
布莱登斯坦本次对莫斯科的访问还有一个亮点,就是在此期间,俄罗斯航天国家集团总裁罗戈津与布莱登斯坦进行了首次会晤。两位世界最大航天机构的首脑人物有许多相同之处,都是不久前刚刚履新,有值得炫耀的驾驶飞机和直升机的经验,在履历中还有许多其他相同的东西。
罗戈津指出,许多共同的东西把二人联系在一起,希望在近期双方能就许多深空探测合作计划达成一致。希望政治不会影响合作,一如既往地发展双边关系。
布莱登斯坦也表达了相同的看法,他指出,即使在冷战最黑暗的时期,美国和苏联在和平开发太空领域的合作也没有停止过,他高度肯定了1975年“联盟”与“阿波罗”(Apollo)对接时来昂诺夫与斯塔福德首次“太空握手”的重要意义。今天没有任何理由低估或诋毁两国航天机构近半个世纪建立起来的互信和理解。双方下一个合作和发展方向应当是近月空间站的建设。布莱登斯坦认为,近月空间站的建设离不开俄罗斯和其他国际伙伴的帮助。
2 太空复兴之路
月球轨道平台“门户”的建设应该是雄心勃勃的美国太空复兴计划(American Space Renaissance)的关键点之一,早在2016年4月,布莱登斯坦作为美国国会议员就表达了自己的想法,他提议对NASA进行深入改革,旨在“让美国在太空探索方面发挥主导作用”。在其改革框架内,布莱登斯坦呼吁明确区分军用和民用太空任务及职能,将“空间碎片”的观测职能移交给NASA,并将空间机构的重点放在深空探索和研究上,包括载人深空飞行任务。
布莱登斯坦建议美国国会解决NASA面临的主要问题,即由于国会和白宫的变化导致预算突然减少和计划取消,NASA局长应当由选举产生且不可替换,其任期限制在5年之内。他的这些想法并没有获得国会支持,但却引起了美国总统唐纳德·特朗普的注意,在特朗普的建议下,国会于2017年9月任命布莱登斯坦为NASA新的掌门人。
布莱登斯坦于2018年4月就职,履新后他将实现月球轨道平台“门户”建设和重返月球计划作为NASA的优先级项目,调拨最大资源保障计划的实施,包括利用其他计划,如新的“宽场红外巡天望远镜”(WFIRST)的建设计划和新的气象卫星计划。
布莱登斯坦强调,NASA与俄罗斯航天国家集团已经开展了卓有成效的合作,与国际伙伴一道建设了“国际空间站”,这是最大规模的航天任务之一,也是大型的联合项目。现在需要再向前迈“一小步”,从近地轨道向月球转移。他感兴趣的不仅仅是重回地球卫星的表面,重复阿姆斯特朗和其他“阿波罗”计划航天员的足迹,不仅仅让新的国旗再次插在月球表面,现在应当明白的是要建设真正意义的近月空间站和月球基地。
布莱登斯坦指出,现在NASA和俄罗斯航天国家集团,以及商业和其他国际伙伴正在积极地商讨近月空间站和月球基地的建设计划,力争建成自主的和能自我维护的基础设施,使未来的居民能够永久地在其中生活。
近月空间站概念图
从长远来看,这些决定也是火星飞行任务的基础和前提,NASA下一个雄心勃勃的计划是,在未来的20~30年内实现火星飞行并在其轨道上建设相同的空间站。
3 “三只月亮鲸鱼”
布莱登斯坦认为,这些计划能否实现主要取决于三样东西,一是发展可重复使用的运载火箭和飞船;二是“开放式”架构月球轨道平台“门户”;三是开发新的发动机,这是实现载人月球任务的三大支柱,被称为“三只月亮鲸鱼”。
所谓重复使用的运载火箭或单个级,并非单纯指现在存在的运载火箭,地球和月球之间的整个链条应该都是可重复使用的,从往返星际间运送货物的太空“拖船”开始,到负责将旅行者从月表运到月球轨道的航天飞机,每个航天器使用时间至少要15年。这些技术的使用会极大地缩短近月空间站的建设和使用时间,它们对于火星任务也将是极为重要的。布莱登斯坦为自己的观点赋予了很多的希望,描绘出了未来航天发展独特的路线。
月球着陆器概念图
NASA局长透露,NASA将以“开放资源”(Open Source)的原则建设第一个近月空间站,计划在网络上公布所有的图纸、文件和报告,描述空间站所有系统的运行,包括其气闸舱、对接系统、电力和生命保障系统,任何国家或公司都可以创建自己的模块,利用这些开放数据并将它们整合到月球轨道平台“门户”中。
NASA月球野心的第三条“鲸鱼”将是新一代的等离子和离子发动机,它们能够产生大量的推力且不会释放太多的气体,以及能够使用月球水作为燃料源和氧化剂的传统化学动力系统。
很久以来,人们认为月球完全失去了水,但是通过印度“月船”(Chandrayaan)探测器和NASA的“月球勘察轨道器”(LRO)探测表明,在地球卫星上存在巨大的冰储备,这种冰不仅能够为未来的移民提供水和氧,而且还将是不竭的火箭燃料储备源。
布莱登斯坦再次强调,这些计划的实施离不开国际伙伴,其中包括来自俄罗斯的帮助,NASA单枪匹马不可能完成这些任务。建设近月空间站是国际性的项目,NASA欢迎俄罗斯航天国家集团的加入。在这方面,他不同意特德·克鲁兹(布莱登斯坦亲密的党派同僚和前美国总统候选人)的观点,后者一贯主张发展“国家”太空项目,发挥美国的优势和主导作用,而不是一味地强调国际合作。