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登月旅行,距离我们还有多远?

发布日期:2018年10月16日  来源:科普中国   浏览次数:2648

       前一阵,一则关于《副主任设计师离职影响国家登月?》的文章在朋友圈刷屏。尽管最后被证实这是一场夸大其词的闹剧,但这一事件也让“登月”这个词语重返人们的视野中。

  1969年,人类第一次登陆月球,成为一个历史大事件,阿姆斯特朗的那句“我的一小步,人类的一大步”还言犹在耳。此后的三年之内,共有12人曾经踩在月球坚实的表面上;另外还有6个宇航员曾经留守在月球轨道绕月旅行——跟登月的宇航员相比,他们都是无名英雄!这是一连串惊人的、了不起的成就。但是,1972年12月后,一切都戛然而止了。由于财务吃紧,登月计划被砍了,此后,人类再也没有能够一亲月球的芳泽了。

  阿姆斯特朗

阿姆斯特朗踏足月球的第一步(NASA)

  如今,Space X和特斯拉公司的老板伊隆·马斯克(Elon Musk)放出豪言,要在2023年用自家的火箭将日本亿万富翁、今年42岁的前泽友作送上月球轨道进行绕月之旅。前泽是日本著名的企业家,拥有目前日本最大的时尚零售网站。他将支付这趟旅行的费用,豪气冲天的他还会带上几个同伴,一起上天。

  不过,马斯克的宣言也唤起了一个问题:为什么这么有钱的大富翁,也只是进行绕月旅行呢?来都来了,为什么前泽不顺便到月球上溜达一下呢?我们离商业化的登月之旅,到底还有多远?

  想要进行绕月之旅,必须要先将人类安全地发射到月球轨道上。除了强大的火箭推动力之外,这种旅行所需要的交通工具,只需要拥有两种能力,分别是离开地球的能力,以及在地球安全着陆的能力。

  如果想要登月,那么宇航员乘坐的飞船就必须多出两种能力:在月球降落以及在月球起飞的能力。登月计划的早期阶段,美国宇航局的工程师曾经考虑过将宇航员离开地球时乘载的指挥舱整个降落在月球上。这不仅需要更多更复杂的计算,而且由于无法在地球模拟试验过程,所以危险性更大。另外,科学家们也很快意识到,从月球起飞需要耗费太多的能量,飞船必须搭载更大的火箭、更多的燃料,而这样的体量和预算是不切实际的。

  构想图

1961年时直达月球表面飞船构想图,搭载的火箭会非常复杂庞大(NASA)

  于是,他们想出了一个方法:既然从月球上离开的费用那么高昂,不如让宇航员们中途“转车”。他们乘坐指挥舱到达月球上的轨道,再爬进一个与飞船尾部相连的小登月舱,然后登月舱脱落并降落在月球。

  这个登月舱很小,所以离开月球时只需一点点动力——等宇航员登月结束,登月舱被喷上月球轨道,停留在那里。这时,没有下去登月的留守宇航员(刚刚说到的那些无名英雄!),就负责将登月舱捕获接住,然后大家就可以团聚一起飞回地球了。

  这就是为什么登月计划的宇航员总是三人一组,但每次登上月球的只有两个。我们都知道阿姆斯特朗,以及晚他一步登月的巴兹·奥尔德林,不过没几个人知道当时也一起上天了的第三个宇航员柯林斯。

  登月三人组

阿波罗11号成员,左起:阿姆斯特朗、柯林斯、奥尔德林(NASA)

  刚刚提到的前两种能力——离开地球和在地球着陆的能力,Space X都已拥有。近年来,Space X进行了多次高难度的着陆试验,甚至还能实现火箭回收,这些都是上世纪70年代的美国宇航局所梦寐以求的本领。然而,这不意味着Space X已经有了征服月球的能力。

  问题在哪里?还是钱。

  1963年到1973年间,美国宇航局为了指挥舱花掉了37亿美元,而为了登月舱,又花掉了22.4亿美元(按照今天的通货膨胀计算,相当于现在的170亿美元)。从数字上就可以直观地看出,从月球轨道到月球表面,看似是一件小事,但它的难度,并没有比从地球去到月球轨道简单多少,甚至可以视作一个完全独立的项目。如果绕月旅行要2023年才能实现,并且只有亿万富翁才能拥有,那么商业化、大众化的登月旅行压根就还遥遥无期。

  发射基地

Space X的一个发射基地(Space X)

  也许有的朋友会有这样的质疑:半个世纪前人类就已经能够熟练地登月了,为什么如今这个设想,渐渐又变得像地平线一样遥远了呢?

  其实,技术并没有后退,不过,商业化登月之旅更加艰难,是因为还要考虑一个很重要的因素:人。1969年~1972年间登上过月球的12位宇航员,个个都是万里挑一的人才,他们的身体、心理素质和知识储备也都是常人无法企及的。

  举个例子,为了节约成本,当年的登月舱被做得要多小有多小,这些宇航员连座位都没有,全程只能站着,而且登月舱只有小小的三角形窗户,视觉效果很差,根本无法饱览月球风光。登月计划首席工程师托马斯·凯利(Thomas Kelly)2012年出版的回忆录里提到,一开始,他们准备给登月舱设计一个宽大的玻璃窗,还要有舒适的软座位,不过由于预算问题这些设计都胎死腹中,只能委屈一下宇航员们了。

  登月舱内部景象

登月舱内部景象(NASA)

  宇航员可以忍一忍,但游客是委屈不得的,如果要改进旅行体验,那必须又要极大地提高成本。另外,无论游客进行再多的事先体检、培训锻炼,他们的身体素质和知识,都不可能比得上精英宇航员们。因此,除了游客外,还必须要配备医生和飞船工程师,以备不时之需。这样算下来,花销实在是太过惊人,这就是为什么雄心勃勃的马斯克也只敢提出绕月的计划了——宇航员们登月,还有捡捡石头、做做实验的高尚目的,反正游客们也只是来过个眼瘾,那不如老实地待在轨道上算了。

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