一会登月,一会捉小行星,说好了要移民火星的NASA到底在干什么?

2016-08-25 10:32:56     作者:亚萌      来源:雷锋网

说好的上火星吃土豆呢?

人类从未离火星如此之近,吃到火星上的土豆不再只是梦想!

近日,NASA又在测试火箭了,这次测的是“太空发射系统”(Space Launch System, SLS)中的RS-25引擎,在风景秀丽的圣·路易斯海湾的史丹尼斯太空中心。于是,我们在新闻上看到诸如“史上最强火箭测试成功,移民火星指日可待"之类的标题。

但是NASA好像还在干别的事,“NASA捕捉小行星”、“NASA派宇航员进入月球轨道”这样的新闻也经常出现,雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)不禁疑惑起来,小行星和月球又是什么鬼?说好的火星移民呢!

于是,怀着重度好奇心,雷锋网深入挖了一下NASA的网站,才发现,NASA的火星移民这盘棋下得有点大啊。

  • 大棋盘 :NASA的火星之旅

我们来看下,NASA所谓的“火星之旅”(Journey to Mars)的宏大构想图:

这里面有太多东西了!

上面一排,从左至右:

哈勃天文望远镜、国际空间站、SLS空间发射系统、火星轨道观测卫星、火星登陆器;

下面一排,从左至右:

商业物资和人员运输、“猎户座”太空舱(它旁边的星体是月球)、太阳能动力系统/小行星重新定向任务、太空居住舱/火星运输舱。

通过这个图,你几乎可以知道整个美国的政府和私营太空企业都在干什么

【商业物资和人员运输】:分分钟上头条的SpaceX目前主要是将一些卫星和国际空间站的物资送上近地轨道;

【太空居住舱/火星运输舱】:NASA连同6家私人公司(包括波音、毕格罗航天等)建造深空居住舱,已经计划在地球上建造1:1的深空居住舱模型;

【小行星重新定向任务】:美国2家私人公司“深空工业”和“行星资源”要去小行星探矿。。。。。。

这些任务一环套一环,最终指向火星移民这个大目标!

  • "捕星" 任务

理论上,途中所示的所有任务,NASA都有所涉及。然而,其中最重要的,是图中用红色圆框标识出来的:SLS火箭、“猎户座”太空舱、太阳电力推进系统和小行星重新定向任务。这些任务合在一起可以统称为“捕捉小行星”任务(简称“捕星”)。

NASA的计划是21世纪30年代将人类送往火星,并不一定是2030年,或许2039年呢。所以各位看官可能还得小等个20多年呐。

而“捕星”任务会更近,预计发生在2020年代,届时NASA将派遣一艘无人航天器造访一颗小行星,并从小行星表面采集一块直径约6米的巨石,挪至月球轨道附近,宇航员登上巨石进行研究并采集样本带回地球。需要明确的是,这个过程中,宇航员并不会直接登陆月球表面,而只会到达月球轨道附近。

“捕星”概念图

在“捕星”任务中所使用的飞行器,包括SLS火箭、“猎户座”太空舱、太阳电推系统,都是以后人类登陆火星时所要用到的关键技术。“捕星”实则是为前往火星技术的“试验场”。而且,到时人类登上的巨石,也将是人类到达太空中的最遥远的距离。

所以,好像NASA做的事情看起来很繁杂,一会要登月,一会要捕捉小行星,其实都是在为登陆火星做着准备。

那么“捕星”任务进行到哪个阶段了呢?


答案是:还在被称作“EM-1 ”的试验阶段。

  • EM-1任务:史上最强SLS火箭

这个试验阶段的项目被称为是EM-1(Explore Mission-1):把未载人的“猎户座”太空舱发射升空,让其围绕月球逆行轨道运行,最终返回地球

以下是的EM-1任务的演示图:

届时,“猎户座”太空舱将到达离地球表面28万英里(约45万公里)的月球轨道中,在此前人类的最远的太空足迹是阿波罗11号到达的距地球24.9万英里(约40万公里)。

而将“猎户座”太空舱发射升空的SLS系统,就是今年媒体们多次报道的所谓“史上最强火箭”。这个称号并不过分,它确实是最强,而且必须是最强。

机器人探测器已经在火星上待了40多年,所以将小型飞行器放到火星不是什么难事,但是把人放上去就不一样。人要在火星生存,就需要氧气、食物、住宿、防辐射等各种维持生命的系统,统统将这些物资运往火星所需要的火箭就不是一般的量级了。

具体而言,SLS强在哪里呢?

与将美国宇航员送往月球的土星五号火箭相比,SLS载人的版本高322英尺(约98米),推力是880万磅(约3990吨),比土星五号多出17%,有效载荷70吨,大约相当于40辆SUV车的重量,比土星五号多出45%。

下图的右边,显示了SLS的基本构造:

  • 火箭顶部是“猎户座”号太空船,届时里面将乘坐4名宇航员。

  • 中间蓝色和红色的部分被称为火箭的“核心级”(Core Stage),其实就是燃料罐,里面装满了火箭推进过程中所需要的燃料:蓝色罐里装的是19.6万加仑的LOX,红色罐里装填的是53.7万加仑的LH2。

  • 最底层就是四个RS-25引擎了,两边是2个固体推进器(SRB)。RS-25引擎的主要建造商是Aerojet Rocketdyne公司,为美国传统的军火公司,而固体推进器的主要建造商是Orbital ATK。

目前,我们在新闻里见到的“测试火箭”大部分指的是测试引擎和固体推进器。按计划,光是RS-25引擎就要进行6次测试,最近8月19日的测试是第3次,而在接下来的几个月时间里将还会有3次测试。(所以旁友们如果再看到类似“NASA测试火箭成功,人类移民火星指日可待”这种新闻标题,可以高冷得表示呵呵了,大量的可重复测试是基本工作好么。) 

不过,火箭引擎测试,为什么会选在圣·路易斯海湾这么风景秀丽的地方呢?不怕污染么?

8月19日RS-25引擎点火测试图片

这是因为RS-25的燃料都是无污染的。它使用的燃料只有液态氧(Liquid Oxygen,LOX )和液态氢(Liquid hydrogen,LH2),燃烧之后的产物只是水蒸汽而已,而由于其量巨大,发射中心到时候真的会形成一阵大雨从天而降。

而固体推进器也进行过2次测试了,最近一次测试发生在今年6月,每个助推器的推力可达360万磅(约1633吨)。这是当时固体推进器测试的场景,测试结果比较成功。

所以,以上都还是SLS火箭各个部件的阶段性测试,整个SLS火箭的首次测试将于2018年进行,而那时,距离EM-1任务的实施就不远了。

火星是人类最为遥远和深沉的梦想之地,我们从不掩盖自己踏上这个星球的渴望。就像美国当代诗人约翰·C·曼农(John C. Mannone)在他的诗里所说的那样:

火星上有生命吗?(Is there life on Mars?)

当然有, (Of course that is,)

当我们到达那儿的时候。(When we get there.)

希望我们有一天能真的亲眼见到火星人,那就是我们人类自己。

Via NASA

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