向月球大进军

　　重返月球计划出笼

　　2005年9月14日，美国航宇局向白宫送交了重返月球计划。根据该计划，美国将用新型运载火箭——“乘员探索飞行器”来重返月球。

美国拟在2008—2011年派机器人登上月球为月球探索打基础后，从2018年起开始把航天员送上月球，每批登月的航天员在月球停留4～7天。建造永久月球基地后，登月航天员将逐步过度到半年一轮换。目前初步确定在月球南极建造月球基地，主要由于南极区域有大量氢和水冰资源，也有足够的阳光提供电力。

　　重返月球计划将历时13年耗资1040亿美元，它主要包括火箭、飞船、月球着陆器 (也称月球表面结构)、脱离地球轨道级(也称地球分离级或地球出发站)。它与阿波罗号载人登月飞船相似，但增加了用于将飞船和月球着陆器推进到地球轨道以外，并将其在轨道对接后的复合体推入月球轨道的脱离地球轨道级。

　　为此，要研制开发出2种“战神”（又叫“阿瑞斯”）新型运载火箭 (战神1号乘员运载火箭、战神5号货物运载火箭)、“猎户座”乘员探索飞行器和月球着陆器。

　　新型运载火箭系列采用人货分开发射，“猎户座”乘员探索飞行器和月球着陆器-脱离地球轨道级分别放在战神1号、5号的顶端，所以设计安全指标是航天飞机的10倍。

　　战神1号乘员运载火箭可将运送航天员进入太空与“国际空间站”对接或飞往月球。它为两级火箭，长约94米。第一级为源自航天飞机的5段式可重复使用固体火箭助推器，以星型固体混合推进剂为燃料，可升空60千米，速度达6.1马赫，分离后使用降落伞回收。它长约40米，燃烧时间为128秒。第二级用与土星5号类似的新型液氧/液氢发动机J-2X，以液氢/液氧为燃料，可将“猎户座”乘员舱送至101千米高空。它长约31米，直径为5米，燃烧时间为332秒。火箭顶端为“猎户座”乘员舱，该舱设有逃逸塔（配有四台发动机）。这种运载火箭具有将25～30吨载荷送入低轨道的能力。发射时阿瑞斯1号先把乘员探索飞行器送入亚轨道，然后乘员探索飞行器靠自身发动机从亚轨道送入低地轨道。

　　战神5号货物运载火箭用一对5段固体火箭助推器和5台航天飞机主发动机（现可能改用德尔他4号火箭发动机），质量大约是航天飞机轨道器的1.5倍，这种组合能产生向低轨道发射106吨的能力，如果再用上脱离地球轨道级可发射125吨。脱离地球轨道级也使用J-2X，它是战神5号的上面级，可以忍受更多不同的温度条件，因为地球出发段要在轨达95天。

　　“猎户座”是重返月球计划的标志性部分。形状像阿波罗号飞船，由服务舱、乘员舱、发射异常中断系统以及飞船适配器。直径约5米，是“阿波罗”可居住空间的2.5倍，重约25吨。目前设计的“猎户座”至少有2个窗口（驾驶员和指令长的座椅旁边各有一个）和1个舱门。与“阿波罗”类似，“猎户座”的入口舱门在其侧面，对接通道在其顶端（用与空间站或登月运载器对接）。其驾驶舱是航天器特色之一，现有2种方案都在设计中，即往返空间站的6座位式和执行月球任务的4人式。座位采用可折叠的金属构架形式，以牢固的带子连接。这种设计可以保证着陆期间如果缺失2个降落伞（共4个）乘员仍是安全的，还可以在太空舱着陆后侧翻的情况下保证航天员的安全。这种座椅还有许多功能。贮藏室是沿着“猎户座”地板的内壁，正对着主窗的空间用来放置电子设备、生活用品及计算机设备，剩余的空间可自由使用。与此同时，航天员们正致力于确定乘员必须操作的关键系统、窗户的最佳形状及其他特征。

　　与“阿波罗”相比，“猎户座”的优点是：空间更大，能携带4～6名航天员；装有太阳能电池板，这将大大减少飞行器对燃料电池和普通电池的需求；既能降落于水中，也可依靠降落伞在干燥的沙漠地区着陆；由高科技合成材料制成，质量显著降低，而且具有强大的处理能力；它可重复使用10次，即用降落伞降落到地面回收后可替换防热层再重新发射。

　　乘员探索飞行器与月球着陆器的发动机都采用液体甲烷作为燃料。它最多可运输6名航天员或3493千克货物往返空间站，实施登月任务时可运载4名航天员，完成登火星任务时将载6名航天员。“猎户座”能够在月球的任何位置着陆，航天员在月面上的停留时间至少为7天。在航天员登月期间，飞船能够在月球轨道上进行无人飞行，不必再占用一名航天员进行留守。返回地球时将在陆地降落而不是在水上溅落，但如果需要紧急溅落，也具有在水上漂浮能力。通过两家公司竞争，2006年美国航宇局选择了洛马公司为主承包商建造“猎户座”。

　　月球着陆器的主要作用是帮助乘员探索飞行器往返于月球轨道和月球表面。它有能力承载23吨货物运到月球表面，支持建造月球基地。像阿波罗号飞船登月舱一样，月球着陆器也由下降级和上升级两大基本部分组成。其下降级是一个装载有火箭引擎的4脚登陆架；乘员在完成任务离开月球时上升级把航天员带回月球轨道。

　　美国重返月球采用月球轨道交会和地球轨道交会结合方案。①分别用战神1号、5号把运载4名航天员的乘员探索飞行器和无人月球着陆器-脱离地球轨道级发射到地球轨道上。②它们在地球轨道对接，并由脱离地球轨道级将对接后的乘员探索飞行器-月球着陆器-脱离地球轨道级复合体运送到月球轨道。③航天员从乘员探索飞行器进入月球着陆器，然后乘坐月球着陆器下降级到月球表面，乘员探索飞行器-月球着陆器则留在月球轨道上。④4名航天员登上月球较远的一面，采集岩石样本，进行研究，同时为了日后建立月球基地寻找水源。⑤航天员利用带去的23吨重地球原料，在月球表面建设月球基地，航天员将在月球上呆上一周时间。⑥在完成了任务后，乘员再乘月球着陆器上升级离开月面，并与在月球轨道飞行的乘员探索飞行器对接，使航天员回到乘员探索飞行器中。⑦然后分离掉月球着陆器上升级，乘员探索飞行器将航天员运回地球。⑧进入大气层之前，原本结合在一起的乘员舱将抛弃服务舱；穿过大气层后，它将利用降落伞在美国西部的3个地点之一通过伞降返回地面，如果情况紧急也能在水上降落。

　　美国航宇局认为，建立一个基地比20世纪60、70年代阿波罗计划执行单次月球任务那样要好。它不是短期探险，而是要建立一个永久落脚点。该计划需要花费16年时间，比阿波罗登月计划多了一倍，整个计划将耗资约560亿美元。

　　综观世界月球探测的发展不难看出，其总步骤是“探、登、驻”。目前，美国已经完成了前二个阶段，将以第三阶段为主，即“驻”，即研究并发射无人或有人照料的驻月装置，或建造可供人居住、生活、工作、实验的条件，进行驻月的科学活动。而包括我国在内的其他国家则还是以“探”为主攻方向，分步实施，逐步积累知识和经验，但最终目标都是在月球建立永久性载人基地，开发和利用月球的资源、能源和特殊环境，为载人探测火星做准备。 司马杭仁

[上一页] [1] [2]