登月之后，人類航天事業為什么沒有再進一步？

出品：科普中國

建造：長征⑨號

監制：中國科學院計較機收集信息中間

本年是2018年——距人類第一顆人造衛星的發射，已顛末去了足足60多年。這60多年里，人類當作功進入太空，登岸月球，成立了年夜型空間站，取得了長足的前進。

而細心的人們會發現，這些工作幾乎都發生在前1/5的時候中，在那十幾年里，人類的航天成長的確是"年夜躍進"——第一顆人造衛星發射之后僅僅12年，人類就登上了月球。那時的人們感覺，月球基地已經是可以看得見的工作，登岸火星也是觸手可及的。

然而，自1971年末，"阿波羅17"號標的目的月球揮手辭別后，人類再也沒走出過近地軌道——這的確是給人們的航天熱情兜頭澆下一盆冷水——讓人感覺，隨后的幾十年，人類航天成長似乎就是障礙的。

"阿波羅17"號最后一次登岸月球（圖片來歷：NASA）

"障礙的半個宿世紀"？航天事業的成長是傾覆式的

但這真的是"障礙的半個宿世紀"嗎？

謎底顯然是否認的，不僅如斯，這一段時候以來，人類航天事業取得的進展反而加倍顯著了。

有些人認為載人登月之后，全球航天預算的相對縮減是一種"倒退"，其實否則。固然我們在激烈的競賽中盡可以"年夜干快上"一番，但這畢竟是以其他方面預算的削減為價格的。從某種意義上來說，這種"戰術上的勝利"可能會激發"計謀上的掉利"，從久遠來看，這顯然是一種得不償掉的行為。

狂熱終歸是臨時的，人類航天事業也畢竟要回歸到正常的成長紀律上來。

并且就載人登月這一自己概念而言，它其實并沒有跨越那時的手藝范圍——當然操縱系統工程，把這些手藝整合起來也是一件很是厲害的工作。就像我們可以操縱當作千上萬個電子管組合出一個運算速度還過得去的計較機一樣，但一旦面臨更高要求的運算的時辰，我們只能上晶體管了——現實上阿波羅飛船上的節制計較機，其運算能力還不現在天的一個智妙手機。

現代航天事業已經跟著經濟與手藝的成長，與之前截然不同，甚至可以說是傾覆式的：人造衛星已經起頭逐漸解脫曩昔的"傻年夜黑粗"的樣子，細小衛星的成長已經初具規模，而應用于運載火箭的一系列新手藝，新思維，讓載荷的平均發射當作本更是顯著降低；同樣，年夜型的人造衛星在手藝上也顯著晉升——無論從功能仍是利用壽命而言，都是不成同日而語的；出格是以GPS為代表的航天"軍轉平易近"手藝，早已經滲入進人們糊口的方方面面，極年夜晉升了人們的糊口程度——甚至連"六根清凈"的佛門，也對航天手藝帶來的當作果布滿等候（少林寺拜訪航天科技新聞）。是以，航天范疇的成長委實長短常龐大的。

GPS手藝成長提高人們的糊口程度（圖片來歷：Unsplash）

再次登岸月球：沒需要！登岸火星：表露了這些堅苦與問題

有人會問，既然手藝是當作熟的，那我們怎么仍是在近地軌道，再也登不上月球了呢？

現實上不是"登不上"，而是"沒需要"。

事理是很簡單的：因為人們已經不再知足于僅僅挖石頭，插個旗了——更況且，這種簡單的操作，機械人不僅更適合，代價還更廉價——丟棄了復雜的"人"這一身分，發射噸位可以年夜年夜降低，天然當作本也年夜年夜降低了。

同樣去月球巡視，挖石頭，載人登月需要起飛質量約3000噸，箭體直徑10米的超重型火箭，而派駐機械人上去（嫦娥三號、嫦娥四號），只需要起飛質量450噸，箭體直徑3.35米的中型火箭；就算是采樣返回（嫦娥五號），火箭的起飛質量也不會跨越一千噸，所利用的火箭，其芯級直徑也不會跨越5米。

但這也并不料味著人類不會再上月球了。

在人類當作功登月之后，幾乎所有人都以登岸火星為下一個方針——固然金星更近，可是金星概況極端惡劣的情況其實不適合作為下一個登岸的方針。而登岸火星的難度顯然是遠遠跨越登月的難度的——至少不克不及用載人登月類比。

地球與火星之間的距離現實上年夜到恐怖。有一個網站很活潑地表現了這一點（http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html）。月球到地球之間的距離很近，是以去月球大要需要3-5天，往返最多不跨越兩周；而去火星需要250天擺布（最終取決于出發的時辰，地火之間的距離，快的200天竣事，慢的要300天），那么往返至少需要600天（因為還需要在火星上等返回地球的時候窗口）。因為使命時候的敏捷耽誤，是以在登月時無需解決的問題將表露出來，使得整個打算變得十分復雜。

圖片來歷：Elon Musk instagram

此中，最顯著的問題就是，長時候表露在微重力情況下對于宇航員的心理影響。

看過航天員執行完使命，返回地球出艙的樣子就知道，他們都是被人抬出來的——持久表露在掉重情況下會導致航天員的身體呈現一系列轉變，使之難以順應地球的重力情況。固然火星概況的重力加快度只有2/5g，但到地球上仍是年夜了不少。是以宇航員若何在兩百多天的飛翔中，讓身體機能下降得不是很厲害，就是一個很值得研究的問題。

同樣主要的就是心理感化。太空惡劣的情況使得航天員只能在密閉艙段中糊口，而全使命周期將長達一年半，漫長的使命時長，逼仄狹隘的空間，極易激發各類心理問題——而這種問題往往還會與心理身分協同感化，使得問題進一步復雜化。

還有一點就是輻射問題。位于低地球軌道的空間站，其軌道高度不跨越450km，這是因為范-艾倫輻射帶的客不雅存在所決議的（其下界約500km）。地球磁場同樣也屏障了年夜量的宇宙射線（包羅銀河射線以及太陽射線），而在載人深空探測的過程中，航天器將會直接表露于這些較為高能的射線之中。同時因為其使命時候長，是以其劑量將會跨越近地空間站航天員所接管的輻照。

不僅如斯，長時候的使命對于航天器的靠得住性要求變得加倍苛刻，同時過于遙遠的距離使得補給、測控、通信等方面的難度變得加倍年夜，需要投入更多的資本去解決。

而針對小概率故障的應急機制也需要成立——這一點已經在"阿波羅13"號獲得了充實的表現，固然最后古跡般地把所有航天員都撈了回來，但表露出的問題依舊是需要警醒的。

空間站&異星基地

基于以上方面的原因，空間站的扶植就是十分顯然的工作。宇航員進行持久在軌駐留，除了要進行空間科學嘗試之外，自己也是嘗試對象。這對于航天醫學、航天心理學等前沿學科的成長，無疑也是極年夜的增益。

固然空間站離地面比力近，可是它的復雜水平也是數一數二的。例如：阿波羅飛船最多就是三個艙段，而空間站是十幾個艙段協同感化的龐然年夜物，此中蘊含的手藝布景也是曩昔的航天事業所無法企及的。

更主要的是，空間站打算作為一項持久工程，對于運營的要求也半斤八兩高——還包羅了列國的共同努力，這是曩昔無法想象的。

空間站扶植（圖片來歷：NASA）

前面我們提到，載人登火除了需要長時候的飛翔以外，也需要顛末漫長的期待才能比及窗口期。是以在火星上成立一個基地算是一個附加的使命——相對于扶植了幾十年的空間站而言，異星基地的確就是一張白紙。

異星基地的扶植與空間站年夜同小異，素質上依舊是人類在太空保存的一個呵護所——但因為星球重力場以及星球間距離的客不雅存在，其扶植難度要年夜于空間站，運營難度也要年夜于空間站。

以宇航員就醫為例，空間站的宇航員在突發身體疾病之后可以經由過程地球進行及時現場診斷，最不濟也可以直接返回地球；而一旦在火星上遭遇了這種工作，十幾分鐘的通信延遲也足夠讓看病這一問題變得麻煩，更不消說返回地球了。

火星基地構思圖（圖片來歷：Elon Musk instagram）

幸好地球有月球這么顆衛星，還可以在上面成立基地，碰著問題還可以跑回來，算是有充實的演習空間，若是跟金星一樣沒有衛星的話，那就很麻煩了——這意味著我們需要冒很年夜的風險。同時，因為月球基地是一項聲勢浩蕩的工程，是以響應的研究也需要進行年夜量的投入。

所以我們可以看到，NASA在載人登岸火星的初期陳述中，包羅了年夜型空間站與月球基地，固然中心同化著不少"黑貨"，可是從手藝路徑上來看，倒是十分需要的存在。誠然跟著科技的成長，良多內容可以簡化，但依舊是十分復雜的。中國的航天計謀也年夜致包羅了這些內容，也是頗有異曲同工之妙。

從這種意義上說，我們也能詮釋為什么登月之后，人類航天事業處于"障礙狀況"了——下一個方針本色上已經是一個"質變"的景象，但沒有足夠的"量變"，是不成能實現的。而一旦質變發生，那又是一個讓宿世界為之贊嘆的人類的佳構——月球基地，登岸火星將是這個階段的方針，但我們需要時候。

當然最主要的依舊是，合作。

（本文中標明來歷的圖片均已獲得授權）

發表于 2018-06-05 00:00
閱讀 ( 1458 )
分類：其他類型

登月之后，人類航天事業為什么沒有再進一步？

你可能感興趣的文章

相關問題

0 條評論

作家榜 ?

推薦文章