如果未来派宇航员:自从近50年前结束的阿波罗计划,每个新当选的美国总统已经被同样的问题困扰?
NASA目前的目标是月球,但该月球属于上一代美国先驱者。火星是一个更宏伟,更合适的野心,它首先将人类降落在另一个天体上,这是美国航空航天局自其早期有远见的人以来一直准备到达的目的地。现在是时候实现他们的梦想了。
Artemis计划是NASA当今人类太空飞行的核心。它的目标是到2024年使宇航员登上月球表面,但那一日期的前景仍然渺茫。仍然没有明确的任务计划,Artemis火箭和太空舱的工作落后于进度,超出预算。
至于将宇航员送往火星,由于历届总统的工作重心转移,NASA总有几十年令人着迷。考虑一下从1988年乔治H.W.布什推动重返月球,然后执行对火星的任务。比尔·克林顿取消了登月计划(更不用说火星了),并接受了国际空间站。乔治·布什(George W. Bush)恢复了月球-火星序列。巴拉克·奥巴马(Barack Obama)取消了该计划的月球部分,称美国宇航局已经“到那儿了,做到了”,然后选择了执行小行星飞行任务,然后选择了火星。唐纳德·特朗普(Donald Trump)拒绝了火星计划,转而选择与阿尔emi弥斯(Artemis)一起登月,但美国宇航局仍说火星已列入其议程。
将两个目的地并置在一起的想法可能在政治上具有吸引力,但财政现实表明,它将是月亮或火星中的一个或另一个。国会和总统常常通过削减预算来奖励NASA的惊人成就。阿波罗计划可以说是人类历史上最伟大的工程和探索壮举,但是美国政府将其最终任务视为公共工程项目的结束。在其成功和来之不易的机构知识上做得很少。在1966年阿波罗号(Apollo)发展的鼎盛时期,美国国家航空航天局(NASA)占联邦可自由支配支出的6.6%。如今,这个数字约为1.6%,这个数字几乎没有上升到能够适应当前的月球理想,更不用说探索我们一生中另一个行星系统了。
为什么要换档并把火星放在首位? NASA估计,仅再次登陆月球而不是在月球上建立基地将耗资300亿美元,并说从月球上获得的经验教训可用于未来的火星计划。从广义上讲,这是正确的,因为南极洲和莫哈韦沙漠都是沙漠,而在一个地区培养的生存技能可能会在另一个方面有所帮助。但是,在两种环境中做任何有用的事情所需的工具都大不相同,并且在大多数情况下需要非常不同的技术,包括至关重要的是,要有完全不同的着陆工具来导航火星大气层。
当然,月球的巨大优势在于它更容易到达,而我们之前已经做到了。但是,尽管在登陆火星和在那里建立人类存在的所有困难,这显然是可持续探索的优越前景。火星是真正的行星,拥有空气,冰,风,天气和可用资源。它也与地球有真正的相似之处。火星的一天刚刚超过24小时。平均而言,该行星仅比南极洲低30度。它的重力是地球的三分之一(相对于月亮,大约是地球的六分之一)。从太阳系中最高的山脉到峡谷网络,它拥有卫星和其自身复杂的地质条件,相比之下,大峡谷似乎仅仅是一个地方景点。它可能以月球永远不会出现的方式成为人们的家。
美国太空计划始终旨在使人们进入火星。在创造出“宇航员”一词或建立名为NASA的机构之前,存在“ Das Marsprojekt”,这是由Wernher von Braun于1948年撰写的投机小说,他为纳粹德国开发了火箭技术,然后逃到了美军的怀抱中。他制造了将第一颗美国卫星Explorer 1送入太空的火箭,并成为美国早期太空计划的首席工程师和最著名的推动者。
“ Das Marsprojekt”的情节不仅仅是思想实验或幻想的飞行-没有射线枪,没有飞碟上的外星人。它相当于对如何到达火星的首次认真研究,后来被剥夺了其虚构的元素,并于1952年在美国出版。冯·布劳恩(Von Braun)的计划包括试探性的月球计划,航天飞机,空间站和舰队。可重复使用的火箭。一旦这些被开发出来,就该派遣宇航员到红色星球了。
对于冯·布劳恩(von Braun)而言,月球主要是学习非地球表面操作的必经之地,而阿波罗计划则实现了这一目标。美国宇航员的硅胶鞋底压入新鲜的月尘后两周,冯·布劳恩(时任美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心主任和负责登月的土星V火箭首席建筑师)走进Spiro Agnew的办公室,拍了拍。副总统办公桌针对美国太空探索的下一个自然边界:火星的计划。这份长达50页的演示文稿是使人类成为多行星系统的最终计划,是冯·布劳恩一生的工作的最高成果。
不幸的是,对于冯·布劳恩(von Braun),国会和白宫中的占主导地位的部队很快就把阿波罗计划视为目标,而不是像他希望的那样,将更大的目标作为早期的里程碑。到1970年代初期的阿波罗15号(Apollo 15)时,民意调查将公众对太空支出的支持固定在23%左右,而66%的受访者则认为支出过高。尼克松总统只认可冯·布劳恩计划的航天飞机要素,主要是因为这将是帕姆代尔的一项重大建设项目,在下届总统大选期间将加利福尼亚留在他的专栏中。尼克松还把太空探索降为国家优先事项。此后它将与其他国内计划竞争资金。人类的冒险很好,但该机构必须发挥政治作用才能生存。
从历史上讲,将物质从地球上运送到火星一直是将人类送往那里的禁止因素,从这方面来说,自冯·布劳恩时代以来,情况发生了很大变化。美国国家航空航天局的重大转变是由埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX和杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)的Blue Origin领导的商业发射服务的出现。已经开发出可重复使用的重型升空运载火箭的SpaceX目前正在研究“超重型”火箭和载人航天器“星际飞船”。商业发射服务和可重复使用的火箭将从任何强大的人类太空飞行计划中削减数十亿美元。
SpaceX总裁格温妮·肖特韦尔(Gwynne Shotwell)负责着可重复使用的火箭和乘员舱,如今这些火箭和乘员舱使国际空间站保持了人员流动。上周,这家航空航天公司测试了其可重复使用的星际飞船的原型机,该原型机旨在将人类送往火星,此外还测试了NASA可以为其宇航员购买乘船的船只-毫无疑问,SpaceX可以依靠这一点。上周,在它的首次全面测试飞行中,一艘未经训练的星舰原型机在着陆时坠毁,但这是该车的早期演示;成功的发射和从飞行中收集的数据是进展的证据。
显然,要在火星上降落宇航员还需要数年或数十年的时间,但是从长远来看,一旦探险家有很多工作要做。最明显的是水,它以冰的形式富含。融化了,它将使地球充满全球海洋。相比之下,尽管最近对在月球上发现水感到兴奋,但每立方米的撒哈拉沙漠中的水比立方米的月meter石中的水要多。
“火星拥有实现长期可持续性所需的一切,”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星地质学家Kirby Runyon博士说,他研究月球和火星的资源提取。他说,铁可以从土壤中抽出,再与二氧化碳大气中的碳结合起来制成钢。 “您可以从火星表面的矿物中获取硅,并制造太阳能电池板。那里可能有th和铀,您可以用它来制造与太阳能电池板结合的核电站。高纬度地区的地下冰层丰富。氮,氢和氧对于人类来说是必不可少的。您可以单独使用氢作为火箭推进剂,也可以将其与碳结合形成甲烷(另一种推进剂)。”此外,通过分解二氧化碳分子中的碳,宇航员将被留给氧气以加压火星住所。
在农田方面,科学家将必须找到一种从火星土壤中去除各种盐分的简便方法。但是磷灰石(火星上大量存在的一种矿物)含有磷,磷是农业的重要营养素。 “在条件良好的火星土壤中,可以种植植物,”地球化学家和地球微生物学家劳拉·法克雷尔(Laura Fackrell)说,他在佐治亚大学研究火星的原地资源利用情况。 “不过,这仍然需要很多工作。”
为了使火星土壤小规模耕作,NASA必须从地球上带走必需的成分。例如,地球缺少足够的氮来生长植物。但是,无论如何,NASA都必须向火星发送氮气,因为宇航员需要它呼吸。豆类植物等植物能够吸收大气中的氮并将其带入地球土壤。氮也可以从人尿中提取。 Fackrell女士说:“氮气有可行的解决方案。”
可以肯定的是,在火星上建立人类殖民地并非易事,而且也不便宜。 NASA仍然不知道如何保持人类在该处飞行的健康,这将持续长达9个月。在地球地磁场的保护范围之外,没有足够保护的宇航员可能会暴露在危险水平的宇宙辐射中。抛开地球的引力会损害他们的心血管系统,使他们的肌肉萎缩,损害他们的视力并导致他们的骨骼退化。对于第一位火星上的宇航员而言,他必须从着陆器上爬行,无法举起旗帜,更不用说种植它了,这远比鼓舞人心。但是,如此艰巨的挑战正是设计更强大的火星程序所要解决的。
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NASA并非从零开始。自2001年以来,该机构已连续八次成功前往火星执行任务,其中包括五次着陆器。实际上,自1970年代以来,美国就一直在火星上着陆,这是唯一一个在此成功取得任何成功的国家。庞然大物采样车目前正在路上,并将由新版本的美国国家航空航天局(NASA)的天吊着陆系统进行部署,该系统上一次在2012年用于“漫游者”好奇号。美国宇航局目前在这颗红色星球上运行或运行时有70亿美元的操作硬件,所有这些都是人类执行任务的先驱。同样幸运的是,NASA的月球火箭和太空舱最初是为火星开发的,然后再用于阿耳emi弥斯,因此它们可以恢复火星任务而不会浪费这些投资。
向美国公众提出火星论证并非易事,尤其是在经济和社会困境之际。但是,美国太空计划向来不仅仅是实际目标。它一直是人类志向的伟大灯塔,也是定义我们许多民族身份的开拓精神的火花。我们可以对阿波罗及其成就感到自豪,但未来是火星。
布朗先生经常写关于太空探索的文章。 海关大楼将于1月26日出版他的书《使命》,讲述美国宇航局计划的木星月球欧罗巴之旅。