上世纪60年代末到70年代初,美国实施了一项庞大的计划-阿波罗登月,将后有6架宇宙飞船先后将12名宇航员送上月球,并带回了月球土壤样本供科学研究。月球是距离地球最近的天体,对月球开展监测和实地勘察意义重大,因此长期以来月球都是全球天文学家和国家航天事业关注的重点领域。

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在人类首次登月后的50多年时间里,人们对月球的探测始终没有停止,特别是我国实施的嫦娥探月计划,圆满完成月球探测“绕落回”三步走目标,不但在月球上释放了两辆月球车,实现了在月球背面的实地探测,而且还在正面再次取回了月壤样本,将人类的探月提升到了一个新的高度。

然而,时隔50多年,地球上的科技水平特别是航天技术发展日新月异,已经远非50多年前可以相比,遗憾的是50多年还没有再次实现载人登月,因此上世纪的美国阿波罗登月始终有人质疑其真实性,即使美国拿出很多证据也没有让人完全信服。

美国重登月球计划

过去的事,既然很难说清楚,那么就面对当下吧。美国作为上次载人登月的国家,自然想再一次实现这个壮举,同时也想再提升一下档次,从而捍卫国家在全球航天领域的绝对话语权。

在实施阿波罗任务期间,将人类送上月球的火箭,是鼎鼎大名的土星五号,它以超乎想象的巨大推力震惊世界,截至目前甚至都没有其他火箭与之相媲美,因此土星五号自然成为与新型火箭相比较的一个衡量标准。

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美国重启载人登月计划的名称,被确定为“阿尔忒弥斯”计划,其核心计划内容有三个部分,第一是太空发射系统(SLS),准备在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心建造,是承载巨型火箭发射的平台和支撑系统。

第二是巨型火箭,准备承载猎户座太空舱和其他载荷发射升空,沿着相应飞行轨迹最终到达月球轨道。第三是软着陆系统,最终目标是将人类再次送上月球表面。

美国新型火箭的配置

从目前情况看,决定着人类重新登陆月球的关键点,就在于新巨型火箭的研制、调试和实验进度,毕竟这方面没有百分百准备好,不会让宇航员去冒这个险。据现在公开的信息,由美国宇航局自行研制的一款超重型运载火箭,将作为此次任务的“主力军”,优先选择的是 Block 1 配置,由猎户座载人飞船封顶,火箭整体高98米,重达2600吨。

从尺寸上看,它要比土星五号110.5米的高度要矮,但从公开的数据看,它的推力将达到3900吨,比土星五号的3400吨要高出15%左右,甚至比这前美国淘汰的大航天飞机推力还要大。在这么大推力的加持下,火箭可以向月球运送超过30吨的有效载荷。

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阿尔忒弥斯SLS后续升级版本将采用Block 2 配置,火箭高度提升到111米,推力也更大,达到4200吨,可以向月球一次性发射超过50吨的有效载荷,如果运用这个配置,那么不但可以将人类送往月球,送往火星甚至太阳系内更远的行星,理论上都问题不大。

之所以阿尔忒弥斯新型火箭的推力这么猛烈,关键在于它拥有强大的引擎。在主力火箭上,配置了RS-25 火箭发动机,其中四个位于 SLS 核心级的底部。RS-25发动机最初主要用于发射美国的大型航天飞机,目前通过已经改造升级了新的计算机控制器,确保它们能够处理大型月球火箭发射的更高性能需求。

该发动机目前拟由330 万升过冷液态氢和液态氧提供动力,由连接在核心助推器侧面的两个固体火箭助推器进行补充,每个助推器的高度达54米,可以提供16吨的推力,每秒将燃烧大约5.4 吨的聚丁二烯丙烯腈推进剂,也是目前世界上体积最大、推力最强的固体助推器。

阿尔忒弥斯计划总共分几步?

阿尔忒弥斯计划的第一阶段任务,主要是发射无人试验飞船,用来测试载人登月前各个环节整体系统的质量和性能可靠性,为之后的任务奠定基础,原定于2021年开展的这一阶段工作,由于经费的原因被迫推迟。

最新的情况是,太空发射系统火箭和猎户座太空舱,虽然已经在肯尼迪航天中心就位,但是在对阿尔忒弥斯1号任务进行发射前测试时,问题频出,不是燃料液体泄漏,就是有的器件接触不了,或者天公不作美,反正几次“彩排”都不成功,现在还没有具体推迟到哪一天的明确时间表。

第二阶段是进行载人环月飞行,计划由猎户座乘员舱将四名宇航员带到环月轨道,为载人登月作最后的准备。第三阶段是真正的载人登月,实现将第一位女性登上月球的目标,从目前看,这3个阶段的完成时间点,不会早于2024年。

据美国宇航员公布的消息看,该计划的长期目标是在月球周围建造一个称为月球门户的轨道站,并在月球南极附近建立阿尔忒弥斯大本营,为全面深入了解月球的形成过程、月球冰、勘探月球资源、了解地月系统的演化发展以及进行高质量的天文观测提供支撑。

我国的后续月球探测计划,终期目标也是在月球上建造永久性基地,选择的地点初步也是在月球南极,看来月球已经成为航天大国间的“兵间必争”之地。