美国的航天计划:放弃?调整?

作者:kylelong  于 2013-6-18 07:13 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:科普知识|通用分类:政经军事|已有3评论

美国的航天计划:放弃?调整?

 

 

最近几年,美国的航天计划不断受挫,金融危机,削减军费;相比之下,中国却雄心勃勃地大搞航天计划。于是,有人开始质疑了:连世界航天老大的美国都开始放弃航天计划了,一个贫穷落后的中国凭什么要搞?那么,在经济不景气的时代,美国果真是放弃了航天计划了吗?下面来分析一二。

 

1,美国为什么放弃后续的阿波罗登月计划?

 

阿波罗计划(Project Apollo)或阿波罗工程,是美国太空总署从1961年到1972年从事的一系列载人航天飞行任务,在60年代的十年中主要致力于完成载人登月和安全返回的目标。

 

阿波罗计划总共耗资约240亿美元,因此有人认为,资金是美国能领先一步登月的最大因素。阿波罗探月几乎推动了美国之后20年的科技发展,科技技术的衍生产品在美国投入1美元就能赚回14美元。

 

那么,美国为什么没有后续的登月计划呢?

 

登月之后,有人曾问过肯尼迪关于对登月的看法。肯尼迪说过,大致意思是,他本人根本就不认为登月会给美国带来什么实际利益,无非是苏联的太空科技空前强大,使美国在国际上的地位尽失,才不得以加入到这个太空竞赛的派对,来和苏联人一决雌雄。苏联的失败,阿波罗计划的成功,使得美国不再继续搞登月计划了。

 

为什么30年之后美国不敢再次登上月球?传说是遇到UFO?外星人?史前飞船?其实,笔者在这里有4点考虑:(1)耗资巨大,还有财力、物力、政治等因素的限制;(2)对美国人民的现实意义非常小,登月没有更大的实用价值;(3)登月至今还存在难度,现代科技还无法保证登月旅行能百分之百成功;(4)月球研究进入“大众化阶段”(包括欧盟、中国、印度、日本等),美国后来的太空计划是火星,显然美国对月球没兴趣了。

 

最后一点,就是阴谋论——阿波罗登月计划就是一个骗局。

 

2,美国为什么放弃航天飞机?

 

因为美国经费紧张,需要“烧钱”的地方太多

 

1972年,美国总统尼克松颁布总统令,下令建造航天飞机(shuttle aerospaceplanespace shuttle),自1972年以来美国政府为了航天飞行项目浪费了纳税人1960亿美元,每架飞机造价20亿美元,每飞一次维修费5亿美元。此外,航天飞机的危险系数比客机高138倍。30年来共飞行了134次,相当于每飞行67次就有一次事故。1972年,美国航天局曾估计航天飞机项目生命周期的成本约为161亿美元,不过这一数字最后上升为250亿美元。

 

美国共制造了五架:(1)亚特兰蒂斯:1985103日首次升空飞行,20117月升空进行最后一次任务退役;(2)挑战者号:1985128日该机第十次发射升空10英里后爆炸,舱内7名宇航员遇难;(3)哥伦比亚号:1981412日美国的第一架航天飞机升空,20年后的200321日重返大气层时与地面失去联系,在德克萨斯州上空爆炸解体,7名宇航员遇难;(4)奋进号:2011516日从肯尼迪太空中心发射前往国际空间站执行任务,不久后退役;(5)发现号:1984830日首次飞行,201139日退役。

 

航天飞机面世已经30年了。总共发生过两次爆炸事故,造成14名宇航员牺牲。总体来看,航天飞机项目是成功大于失败。NASA计划在未来10--20年开发一种比航天飞机廉价的飞行器,继续从事太空任务。

 

航天飞机的成功是把航天器和运载器结合起来,卫星、空间站无法自己上天,而且航天飞机可以重复使用,至少轨道器、两个固定的火箭上去以后还可以再回来,并重复使用。航天飞机的问题是太复杂了导致安全性和可靠性下降。还取消了救生的系统,返回的时候出问题的话航天员就逃不出来了,就像哥伦比亚航天飞机,宇航员只能牺牲了。第二个就是成本高。航天飞机规划时是一年使用50次,而事实上30年一共才130多次,平均一架飞机一共飞行了不过30多次,每一次发射成本就达到了5亿美元左右。

 

3,美国为什么放弃国际空间站?

 

国际空间站(International Space StationISS)是一项由六个太空机构联合推进的国际合作计划,也指运行于距离地面360公里的地球轨道上的该计划发射的航空器。国际空间站的设想是1983年由美国总统里根首先提出的,经过近十余年的探索和多次重新设计,直到苏联解体、俄罗斯加盟,国际空间站才于1993年完成设计,开始实施。20125月,美国首次向国际空间站发射商业飞船。

 

该空间站以美国和俄罗斯为首,包括加拿大、日本、巴西和欧空局(11个国家,正式成员国有比利时、丹麦、法国、德国、英国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和爱尔兰)共16个国家参与研制。设计寿命为10--15年,总质量约423吨、长108米、宽(含翼展)88米,运行轨道高度为397公里,载人舱内大气压与地表面相同,可载6人。“国际空间站”的空间应用项目主要包括医学与生物学研究、生物工程、空间技术、材料科学、教育活动、地球物理学及对地观测等7个方面的科技研究性应用。

 

国际空间站的服役时期目前从2015年延长到2020年。到了2020年以后,有部分可能老化了、衰退了,但做一些维修和替换还是可以继续发挥作用的。到2020年,国际空间站不一定是全面停止的状态,它可能还要继续工作。目前无论是美国,还是俄罗斯都没有考虑建一个新的空间站,那就要看再过56年有没有打算。各成员国均同意将“国际空间站”在科学、工程、教育等方面潜力的全面开发提高到最高优先级,并同意加强微重力实验室的利用以驱动尖端科学和技术。

 

近些年来,国际空间站的建设也受到很多的批评。当今运送1千克物品到空间站的费用为2.2万美元。由此可见,“养”一个空间站耗资惊人,据估计每年需10亿美元,若在轨工作10年则为100亿美元。有很多对美国国家航空航天局持反对观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱,并且抑制了其它更有意义的计划。持有这种观点的人列举,花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一代人的时间,如果将这些成本用于应用领域的研究,也许对人类更有意义。 

 

实际上,美国并没有真正放弃国际空间站。美国已增加对“国际空间站”的预算,以便将其变为美国的国家实验室,更充分地利用这一独特的科学、技术、教育平台,开展生物、医学、材料、燃烧特性等实验。美国还将借助私营企业的商用飞船将航天员送入“国际空间站”。因此,“国际空间站”不仅在今后将发挥更大的作用,还将采用新的运营模式。现在,关键是如何保障“国际空间站”的天地往返运输。如果美国新一代载人飞船投入使用,有可能把“国际空间站”长期考察组人数由6人增加到7人,以提高空间站利用率。

 

中国“神舟”和“天宫”计划的实施,使得国际空间合作成为可能。中国要在未来十年内建立大型载人空间站,计划到2020年运行这个空间站。中国和欧洲在这个项目上进行合作的计划正在酝酿中,欧洲航天局(ESA)可能会为这个空间站提供建造技术和交会对接系统,以换取其宇航员使用这个设施的机会。

 

来自俄罗斯的消息说,国际空间站将于2020年结束自己的使命,但合作伙伴们正在讨论将其服役期限推迟到2028年。各方均认为目前没有结束空间站工作的理由。到2020年国际空间站俄罗斯部分可能增加四个新舱,它们分别是一个多用途实验舱、一个枢纽舱和两个科学能源舱,因此空间站将处于运转良好状态并可继续工作。这样一来,国际空间站就将完全由俄罗斯控制,以美国为首的国际空间站就将变成以俄罗斯为首的国际空间站。

 

4,美国为什么放弃星座计划?

 

星座计划(Project Constellation)是美国航天局2005年为响应时任总统布什制定的太空探索计划而出台的后续措施。但是,该计划目前已中止。2010128日,美联社报导,美国总统奥巴马已经实际上搁浅了重返月球计划。同年129日,一名白宫太空问题顾问表示,重返月球计划“已死”。有关法案于同年10月成为法律,本计划宣告终结,但相关技术很可能会用于未来的太空探索计划。

 

整个计划将包括一系列新的航天器、运载火箭以及相关硬件,将在包括国际空间站补给运输以及登月等各种太空任务中使用。大多数星座计划使用的硬件都会基于航天飞机的模式,尽管核心部件猎户座航天器(曾称为载人探索飞行器,Crew Exploration VehicleCLV)很大程度上受了阿波罗飞船的影响,使用乘员/服务舱系统。

 

星座计划的运载系统将前所未有地同时使用地球轨道交会(Earth Orbit Rendezvous)和月球轨道交会(Lunar Orbit Rendezvous)。整个系统包括三部分:猎户座乘员/服务舱(The Orion Crew & Service ModulesCSM)、月球着陆舱(Lunar Surface Access ModuleLSAM)以及地球出发站(Earth Departure StageEDS)。运载系统中使用的火箭包括发射无人设施的战神5号(Ares V,将发射地球出发站外加月球着陆舱和其它货物中的一项)以及发射载人航天器的战神1号(Ares I)。

 

重返月球原来是小布什定的计划。奥巴马上台以后,可能他认为,再重复原来阿波罗登月的道路是炒冷饭,美国已经有12个人登过月球了,如果再上去没有太明确的目标,也没有太大的吸引力。奥巴马任命的奥古斯丁委员会认为,美国的重返月球计划面临巨大资金缺口,如果希望按期实现该计划,美国航天局每年的预算需要在目前180亿美元的基础上增加30亿美元,

 

但也有人评价停止星座计划是与美国的经济危机有关。其实,金融危机还不至于影响到美国的航天计划,因为美国对航天事业的投资还是增加的。2006年左右,是150亿美元,往后逐年增加到160亿、170亿, 2011 年是190 亿美元,比 2010 年增加 1.5%,并且还是在逐年增加,所以金融危机并没有影响美国的航天计划。另外,美国也在推动私营企业发展航天技术,希望在56年以后美国用私营公司的火箭和飞船把宇航员送到空间站上去。

 

5,美国的载人航天新计划

 

2010 2 1 日公布的奥巴马政府2011 财年预算案,全面调整了美国的航天发展战略。主要包括:放弃投资近百亿美元的重返月球计划,重新规划低轨道以远的载人航天;中止 “星座计划”,转向太空探索技术开发;国际空间站的运行延长至2020年,作为国际实验室使用;航天飞机按计划退役,支持私营企业参与载人航天;重视发展地球科学和行星科学;加强机器人对太阳系和宇宙的科学探索;扭转对载人航天的过度倾斜,NASA 职能历史性归位。奥巴马希望通过新的预算案,使美国的太空探索摒弃“因循守旧”,以“跳跃方式进入未来”(leapinto the future)。

 

美国国家航空航天局(NASA)在2012125日签署了《战略空间技术投资规划》,并在2013211日在其网站上正式发布。这份综合性战略规划指出了对于NASA任务和实现国家目标至关重要,需要优先发展的空间技术。

 

NASA《战略空间技术投资规划》是继NASA制定的一系列《空间技术路线图》(草案)之后提出的。根据美国国家研究委员会(NRC)对路线图的仔细评审,并吸取了公众、关键参与方的意见后,NASA最终完成了这份新的投资规划。这份规划为NASA在未来4年的太空技术投资提供了指导,其内容范围覆盖了20年,大约每两年进行一次适当调整,以满足NASA和国家的需求。

 

其实,美国放弃登月、放弃国际空间站,目的是为了火星!

 

奥古斯丁委员会认为,登陆月球并非美国载人航天计划的最好选择,更经济、对公众更富有激励性的项目应是登陆小行星及其它目的地;美国载人航天计划的终极目标应是登陆火星。在火星建立基地更具有战略领先优势,要做别人做不到的。而且火星的条件比月球更好,比月球要有价值得多,也就可以放弃月球基地建造计划了。

 

同时,一旦国际空间站组装完成,一旦美国就兑现了它的承诺和完成了它的义务,美国就将会这个“累赘”或“包袱”转交给这些国际空间站的参与国,以便美国集中其财力和人力来搞月球基地建设和完成飞往火星的工作。

 

6,美国的“火星计划”正在实施

 

美国宇航局从1997年开始对火星进行大规模的探索,火星探路者在1997年就已经登上了火星,并发回了很多有价值的资料。美国凤凰号火星探测器,于20078月从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射,经过4.22亿英里的长途跋涉,于美国东部时间20085251953分(北京时间526753分),在火星北极成功着陆。美国航天局2011年年底发射的“好奇”号火星车,火星车成功在火星表面着陆,目前已发回多张图片,呈现火星图像。

 

美国的火星样本取回任务计划将于2013年实施,计划于2016年将半千克左右的火星土壤和岩芯样本送回地球作进一步研究。这个计划包括一个环绕火星轨道运行的返回装置和一到两个着陆装置,着陆装置可能配备有可以小范围移动的火星车,如果那时火星科学实验室仍然可以工作,可能也会利用火星科学实验室在大范围内提前采集样本,或者再发射一枚类似火星科学实验室的火星车用于这个目的。采集样本以后,样本将会被一枚小型火箭发射到火星轨道,与返回装置对接,这个对接也可能不只一次,然后由它将样本一次性送回地球。2018年的火星任务将是一个着陆器,用于寻找火星上可能存在生命的证据。

 

美国国家航空航天局(NASA)正与欧洲航天局合作研制新型载人飞船“奥赖恩”航天器(Orion,又名“猎户座”),其用于将宇航员送上地球轨道以外的天体——月球、火星甚至造访小行星。美国宇航局介绍说,如果一切进展顺利,“奥赖恩”首次载人飞行将不晚于2014年,到2020年之前“奥赖恩”还将首次执行飞往月球的载人飞行任务。美宇航局称,由于飞船的设计技术更为成熟,“奥赖恩”将比航天飞机安全10倍,而且与早先的“阿波罗”飞船不同,“奥赖恩”可以重复使用。

 

“奥赖恩”的原效力项目是“星座计划”,即“新重返月球计划”,“奥赖恩”作为载人舱一度被计划负责搭载人类往返于地球和月球之间。如今这一计划已经黯然退场,而“奥赖恩”航天器经改造后仍然被认为是美国载人航天事业青黄不接的拯救者——借助该航天器,人们或将可以首次探索月球的偏远地区、登陆小行星、也可以降落在火星的某个卫星的表面上,再去操作机器人等太空探测装备。

 

美国国家航空航天局(NASA)规划的太空发射系统(SLS)初始型号工作取得了良好的进展。SLS计划用于深空载人探索,不过其先进型号可能会将某些创新付诸实现。从20129月初开始,26家工业和学界组织从NASA共获得4800万美元资金,其中包括:麻省理工负责研发火箭发动机涡轮泵旋转空化失稳的新建模方法;宾州学界负责表征模拟火箭发动机环境内的铝/氧化铝/碳的相互作用;马里兰大学负责验证亚声速与超声速薄膜冷却的数值模拟。另有轨道技术公司负责再生冷却推力室零部件的精密铸造;ATK研发先进的“经济可承受的复合结构”;弗吉尼亚州的科利尔研发公司研究结构性减重问题。

 

7,火星移民计划

 

火星移民计划(Mars migration programMars immigrant plans),是美国宇宙探索技术公司(SpaceX)总裁兼创始人埃隆·马斯克首次对媒体透露出的、移民火星并在火星建社区的计划。美国宇宙探索技术公司(SpaceX)是世上首个成功发射运载火箭的私营企业,其所取得成就令人赞叹,首次提出的火星移民计划也语出惊人。

 

美国科学家设计“火星植物” 计划建造外星生物圈。美国北卡罗来纳州立大学教授温迪·博斯等人进行的这一研究,得到了美宇航局先进概念研究所的资助。研究人员设想,用跨物种基因移植的方法,为植物植入能忍耐极高或极低温度、辐射、干旱和异常重力环境的基因,使植物能在火星上生长,培育“外星生物圈”。

 

生物圈二号(英语:Biosphere 2)位于美国亚利桑那州图森市北部的Oracle地区,是爱德华·P·巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。占地1.3万平方米,大约有8层楼高,为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。“生物圈二号”建造于1987年到1989年之间,它被用于测试人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作,也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。“生物圈二号”使得人们能在不伤害地球的前提下,对生物圈进行研究与控制。“生物圈二号”的名字来源于它的原始模型“生物圈一号”,即地球。

 

20134月,美国非营利机构“灵感火星基金会”发起的载人火星之旅22日开启旅客征募活动,拟征一男一女两名旅客,于2018年初搭乘载人飞船“火星一号”,首度访问“红色星球”。火星之旅载人飞船将于201815日发射,因为火星与地球每隔15年距离最近。“灵感火星基金会”负责人、美国千万富翁丹尼斯·蒂托今年2月宣布,将于5年内送一对50多岁的夫妇踏上往返火星之旅。这一项目的花费预计超过10亿美元,由蒂托提供启动资金。如果飞船如期发射,将飞抵距离火星表面100英里(161公里)处,并不进入火星轨道或者登陆,因为那样需要其他推进装置,2018820日返回,2019521日回到地球表面。飞船一旦起飞,项目无法中途停止。

 

“灵感火星基金会”说,这趟载人火星之旅旨在为2023年建立火星基地奠定基础。美国国家航空航天局(NASA)发言人戴维·施泰茨说,这一项目展现了美国商业航空航天业的勇气和美国普通探险家的冒险精神,NASA将继续与“灵感火星基金会”讨论合作事宜。斯坦福大学的斯科特·哈伯德教授曾负责NASA的火星任务。他认为,“灵感火星基金会”的技术报告“长于灵感,短于技术细节,有待调整”。

 

显然,美国放弃了登月计划,把航天目标定在了遥远的太空!在全球航天竞争激烈的情况下,美国认为自己完全没有必要与第二第三梯队争夺相同的航天领域,而是开辟新的航天路线,永远站在世界航天领域的最前沿!




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发表评论 评论 (3 个评论)

1 回复 arznith 2013-6-18 10:51
这些计划调整的背后,估计是有新的技术突破,也就是鄙人提的根据空间的不对称性,开发空间锁闭技术.(世界是很奇怪的,很多技术都是在不同的地方由不同的人几乎是同时提出某些突破性的原理和技术)

用那些技术来看,目前的航天航空真的过时了,人类很快可以到达宇宙的任何一个地方,而且还瞬间的.
2 回复 kylelong 2013-6-18 11:10
arznith: 这些计划调整的背后,估计是有新的技术突破,也就是鄙人提的根据空间的不对称性,开发空间锁闭技术.(世界是很奇怪的,很多技术都是在不同的地方由不同的人几乎是同时 ...
首先要依赖于理论的突破
1 回复 arznith 2013-6-18 13:30
理论上已经突破了.

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