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白玉京:登月,一场美国不忍心丢弃的“豪赌”
双火箭设计并非原罪
星座计划的双火箭设计,增加了载人登月任务流程的复杂性,需要进行太空对接。
任务流程为:
战神 I发射:战神 I火箭首先将载人飞船猎户座送入近地轨道,确保宇航员安全入轨。
战神 V发射:在适当的窗口期,战神 V火箭发射并将牵牛星号着陆器及相关设备送入月球轨道,等待猎户座飞船的到来。
轨道对接:猎户座飞船在完成地月转移后,进入月球轨道与牵牛星号着陆器会合。宇航员通过轨道对接进入牵牛星号着陆器,为月球表面任务做准备。
着陆及返回:宇航员乘坐牵牛星号着陆器降落月球表面并完成探索任务。任务结束后,牵牛星号着陆器上升段从月球表面起飞,与轨道上的猎户座再次对接,宇航员进入猎户座并返回地球。
然而出现了意外,继承航天飞机大量技术遗产的战神 I和战神 V火箭,发展却双双不顺利。原本想要省钱的双火箭设计成了一个巨大的坑,烧钱更多,技术问题也更多。并不是说双火箭设计这个根本思路有问题,需要注意的是,中国载人登月计划也采用了双火箭设计,是2枚长征十号火箭。从某种意义上来说,是糟糕的工程管理和财务管理拖死了星座计划的双火箭。
星座计划2006年的艺术家想象图,载人飞船与月球着陆器及出发级,各自发射后在太空对接,然后飞往月球。
不曾出生的牵牛星号
猎户座飞船作为星座计划的主要遗产,被月之女神继承,接下来有专文讲解,在此不再赘述。我们将注意力放在牵牛星号月球着陆器上。
牵牛星号是NASA在星座计划中为重返月球任务设计的一款月球着陆器,其体积五倍于阿波罗登月舱,极为庞大。名称来源于天鹰座中的主星牵牛星号,这颗星在夜空中明亮且易见,象征着NASA再次登月的宏大目标。其名称在阿拉伯语中意为“大鸟”或“飞行者”,延续了阿波罗11号登月舱“鹰号”(Eagle)的精神传承,标志着NASA对历史的致敬和对未来的展望。
牵牛星号被设计为模块化的两部分。上升段的作用是将宇航员从月球表面送回月球轨道,并与轨道上的猎户座飞船对接。
牵牛星号最值得注意的是下降段,体现了比阿波罗计划进步之处。它用于从月球轨道安全着陆在月面,承担货物和设备的运载任务。下降段配备液氧和液氢推进系统,以保证着陆的稳定性。其设计还考虑到作为“基础平台”留在月球,为后续月球任务和基地建设提供资源。
随着每次任务新增的下降段留在月球表面,这种模式逐步增加了月球表面设备和设施的数量,目标是在月球上建立一个逐步完善的基础设施网络,支持长期的人类探索——星座计划打算建造月球基地,并非阿波罗打卡式的到访。
先进设计导致了技术的难度和成本的严重超支,牵牛星号在三大核心工程中进展最慢,甚至未能实际建造。
牵牛星号月球着陆器相当庞大,把这么大的玩意送上月球,成本和费用超出美国预期。
星座之死
最初NASA预计星座计划2005至2009年的预算为88亿美元,实际支出为119亿美元,超支31亿美元。2009年NASA预测,到2014年星座计划的总成本会攀升至287亿美元,增幅达到140%。其中战神 V和牵牛星号着陆器的部分预算被削减,以优先支持战神 I和猎户座飞船,使得战神 V开发进度受阻,计划不断推迟。
战神 I火箭遇到严重的技术问题,尤其是推力震动和安全性方面的问题,使其在人类乘员发射任务中存在潜在风险。NASA多次调整设计并追加投入来解决震动问题,但进展缓慢,预算也因技术难题而增加。此外,战神 V作为重型运载火箭,其设计要求高达160吨的低地轨道运力,技术复杂度和开发成本都远超预期。
在项目管理上,NASA选择双火箭系统后,优先资源被用于战神 I和猎户座飞船,以确保美国在航天飞机退役后的轨道运输能力,这削弱了对战神 V的长期支持。进一步的成本削减和管理不善,使得战神 V的开发周期不断延长,最终导致整个星座计划陷入困境。2009年奥巴马政府的“奥古斯丁委员会”分析认为,计划缺乏可行的资金支持与管理,难以按时完成登月任务。
早在2008年,洛马公司就在折腾猎户座飞船,到2024年了,猎户座飞船传给了月之女神,洛马公司还没把猎户座飞船折腾明白。图片来源:NASA
永不消逝的星座
然而,星座计划的故事并未就此结束。几年后,新的“阿耳忒弥斯计划”在美国重返月球的蓝图中再度浮现,将未竟的星座梦接续下去。阿耳忒弥斯虽然换了新装,但其核心依旧延续着星座计划的基础设计和遗产。对一些人来说,这象征着坚韧不拔的航天精神,但在批评者看来,这或许只是美国一场“不忍心丢弃的豪赌”。
阿耳忒弥斯从星座计划中学到和没学到什么,后续专栏文章敬请期待。
是重生,还是重蹈覆辙?历史和未来仿佛交织成一段未完的航天叙事,美国“重返月球”这一雄伟梦想,究竟能否以阿耳忒弥斯之名,跃出重重的政治、技术桎梏,实现突破?
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