一會登月,一會捉小行星,說好了要移民火星的NASA到底在干什么?
人類從未離火星如此之近,吃到火星上的土豆不再只是夢想!
近日,NASA又在測試火箭了,這次測的是“太空發射系統”(Space Launch System, SLS)中的RS-25引擎,在風景秀麗的圣·路易斯海灣的史丹尼斯太空中心。于是,我們在新聞上看到諸如“史上最強火箭測試成功,移民火星指日可待"之類的標題。
但是NASA好像還在干別的事,“NASA捕捉小行星”、“NASA派宇航員進入月球軌道”這樣的新聞也經常出現,雷鋒網 (搜索“雷鋒網”公眾號關注) 不禁疑惑起來,小行星和月球又是什么鬼?說好的火星移民呢!
于是,懷著重度好奇心,雷鋒網深入挖了一下NASA的網站,才發現,NASA的火星移民這盤棋下得有點大啊。
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大棋盤 :NASA的火星之旅
我們來看下,NASA所謂的“火星之旅”(Journey to Mars)的宏大構想圖:
這里面有太多東西了!
上面一排,從左至右:
哈勃天文望遠鏡、國際空間站、SLS空間發射系統、火星軌道觀測衛星、火星登陸器;
下面一排,從左至右:
商業物資和人員運輸、“獵戶座”太空艙(它旁邊的星體是月球)、太陽能動力系統/小行星重新定向任務、太空居住艙/火星運輸艙。
通過這個圖, 你幾乎可以知道整個美國的政府和私營太空企業都在干什么 。
【商業物資和人員運輸】:分分鐘上頭條的SpaceX目前主要是將一些衛星和國際空間站的物資送上近地軌道;
【太空居住艙/火星運輸艙】:NASA連同6家私人公司(包括波音、畢格羅航天等)建造深空居住艙,已經計劃在地球上建造1:1的深空居住艙模型;
【小行星重新定向任務】:美國2家私人公司“深空工業”和“行星資源”要去小行星探礦。。。。。。
這些任務一環套一環,最終指向火星移民這個大目標!
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"捕星" 任務
理論上,途中所示的所有任務,NASA都有所涉及。然而,其中最重要的,是圖中用紅色圓框標識出來的:SLS火箭、“獵戶座”太空艙、太陽電力推進系統和小行星重新定向任務。這些任務合在一起可以統稱為“ 捕捉小行星 ”任務(簡稱“捕星”)。
NASA的計劃是21世紀30年代將人類送往火星,并不一定是2030年,或許2039年呢。所以各位看官可能還得小等個20多年吶。
而“捕星”任務會更近,預計發生在2020年代,屆時NASA將派遣一艘無人航天器造訪一顆小行星,并從小行星表面采集一塊直徑約6米的巨石,挪至月球軌道附近,宇航員登上巨石進行研究并采集樣本帶回地球。需要明確的是,這個過程中,宇航員并不會直接登陸月球表面,而只會到達月球軌道附近。
“捕星”概念圖
在“捕星”任務中所使用的飛行器,包括SLS火箭、“獵戶座”太空艙、太陽電推系統,都是以后人類登陸火星時所要用到的關鍵技術?!安缎恰睂崉t是為前往火星技術的“試驗場”。而且,到時人類登上的巨石,也將是人類到達太空中的最遙遠的距離。
所以,好像NASA做的事情看起來很繁雜,一會要登月,一會要捕捉小行星,其實都是在為登陸火星做著準備。
那么“捕星”任務進行到哪個階段了呢?
答案是:還在被稱作“EM-1 ”的試驗階段。
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EM-1任務:史上最強SLS火箭
這個試驗階段的項目被稱為是EM-1(Explore Mission-1): 把未載人的“獵戶座”太空艙發射升空,讓其圍繞月球逆行軌道運行,最終返回地球 。
以下是的EM-1任務的演示圖:
屆時,“獵戶座”太空艙將到達離地球表面28萬英里(約45萬公里)的月球軌道中,在此前人類的最遠的太空足跡是阿波羅11號到達的距地球24.9萬英里(約40萬公里)。
而將“獵戶座”太空艙發射升空的SLS系統,就是今年媒體們多次報道的所謂“ 史上最強火箭 ”。這個稱號并不過分,它確實是最強,而且必須是最強。
機器人探測器已經在火星上待了40多年,所以將小型飛行器放到火星不是什么難事,但是把人放上去就不一樣。人要在火星生存,就需要氧氣、食物、住宿、防輻射等各種維持生命的系統,統統將這些物資運往火星所需要的火箭就不是一般的量級了。
具體而言,SLS強在哪里呢?
與將美國宇航員送往月球的土星五號火箭相比,SLS載人的版本高322英尺(約98米),推力是880萬磅(約3990噸),比土星五號多出17%,有效載荷70噸,大約相當于40輛SUV車的重量,比土星五號多出45%。
下圖的右邊,顯示了SLS的基本構造:
火箭頂部是“獵戶座”號太空船,屆時里面將乘坐4名宇航員。
中間藍色和紅色的部分被稱為火箭的“核心級”(Core Stage),其實就是燃料罐,里面裝滿了火箭推進過程中所需要的燃料:藍色罐里裝的是19.6萬加侖的LOX,紅色罐里裝填的是53.7萬加侖的LH2。
最底層就是四個RS-25引擎了,兩邊是2個固體推進器(SRB)。RS-25引擎的主要建造商是Aerojet Rocketdyne公司,為美國傳統的軍火公司,而固體推進器的主要建造商是Orbital ATK。
目前,我們在新聞里見到的“測試火箭”大部分指的是測試引擎和固體推進器。按計劃,光是RS-25引擎就要進行6次測試,最近8月19日的測試是第3次,而在接下來的幾個月時間里將還會有3次測試。(所以旁友們如果再看到類似“NASA測試火箭成功,人類移民火星指日可待”這種新聞標題,可以高冷得表示呵呵了,大量的可重復測試是基本工作好么。)?
不過,火箭引擎測試,為什么會選在圣·路易斯海灣這么風景秀麗的地方呢?不怕污染么?
8月19日RS-25引擎點火測試圖片
這是因為RS-25的燃料都是無污染的。它使用的燃料只有液態氧(Liquid Oxygen,LOX )和液態氫(Liquid hydrogen,LH2),燃燒之后的產物只是水蒸汽而已,而由于其量巨大,發射中心到時候真的會形成一陣大雨從天而降。
而固體推進器也進行過2次測試了,最近一次測試發生在今年6月,每個助推器的推力可達360萬磅(約1633噸)。這是當時固體推進器測試的場景,測試結果比較成功。
所以,以上都還是SLS火箭各個部件的階段性測試,整個SLS火箭的首次測試將于2018年進行,而那時,距離EM-1任務的實施就不遠了。
火星是人類最為遙遠和深沉的夢想之地,我們從不掩蓋自己踏上這個星球的渴望。 就像美國當代詩人約翰·C·曼農( John C. Mannone )在他的詩里所說的那樣:
火星上有生命嗎?(Is there life on Mars?)
當然有, (Of course that is,)
當我們到達那兒的時候。(When we get there.)
希望我們有一天能真的親眼見到火星人,那就是我們人類自己。
Via? NASA
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