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人類離重返月球還有多遠

2020-07-22 中國科學报 池涵
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  爲了紀念1969年7月20日人類第一次登月成功,每年的7月20日被設爲“人類月球日”。

  近日,在浙江省科學技術協會主辦的月球日主題“科學+”活動中,中科院國家空間科學中心研究員吳季以《人類離再次登月還有多遠》爲題作報告,回顧了人類登月曆史,討論了人類爲什麽多年沒有重返月球、商業太空旅行和月球旅遊離我們還有多遠等問題。

  登月之路

  回顧登月之路,人類經曆了從齊奧爾科夫斯基論證航天技術可行性,到發射火箭,到把航天員送入太空,再到阿波羅計劃實現登月的漫長過程。

  在蘇聯搶先發射人造衛星和實現載人航天的刺激下,美國總統肯尼迪于1961年5月25日在議會發表演說,宣布了在10年內讓宇航員登陸月球並安全返回的阿波羅計劃。

  1962年9月12日,肯尼迪在美國萊斯大學體育場作了著名的《我們選擇登月》的演講。“我們決定在這10年間登上月球並實現其他夢想,並非它們輕而易舉,而正是因爲它們困難重重。”肯尼迪說。

  阿波罗计划在短期内取得了巨大胜利。不到10年, “阿波罗11号”任务就取得成功,此后又5次成功登月,直至1972年12月19日,阿波罗计划全部结束。

  該計劃間接地激勵了美國的高技術發展和技術創新,爲空間科學、空間應用打下了技術基礎,激勵一至兩代青少年投身科技事業。同時開拓了人類視野,促進了地球環境保護運動。

  然而,這些重要意義都不足以維持載人登月計劃的可持續發展,因爲載人登月需要的經費過于高昂。

  吳季認爲,航天科技從誕生開始,其屬性就與國防、軍工,以及科學探索牢牢地綁在了一起,屬于由政府投資的特殊領域;由于責任重大要求零失誤,因此存在大量冗余設計、大量重複試驗,加之政府訂貨形成非市場機制的價格壟斷,從而成本高企。

  吳季總結,在阿波羅計劃結束後的數十年間,人類之所以沒有重返月球,首先是因爲沒有一個可持續發展的目標和機制,將人類的活動引向太空、月球甚至更遠的深空;其次是沒有一個基于市場的競爭體制,能夠使航天産品同時獲得高質量和低成本。

  重返月球

  2010年後,美國再次將載人登月的政治作用提到很高的位置。

  2017年,美國總統特朗普簽署授權,啓動了重返月球即送一名女航天員登月的“阿爾忒彌斯”計劃,並建設“深空門戶”,作爲多次往返月球途中的中轉站。俄羅斯、歐盟和日本等國際空間站合作國家都表示願意參加“深空門戶”計劃,以此爲基地,實現登月。

  吳季介紹,中國按照自身的節奏發展,雖然主要精力在建設近地軌道空間站,但是也在論證載人登月計劃,實現2033年以後中國人登上月球。

  另一方面,民用的航天市場開始逐漸成熟。進入21世紀,發射費用大幅降低。同時,太空旅遊也將載人航天拓展至民用領域。

  那么,商业航天如何能够获得航天高技术?吴季认为,大量使用廉价、商业元器件,大量吸收来自体制内的专业技术人员,购买政府專利,发展自己的创新技术,以及发展新市场,这些都是商业航天以相对低的成本获得航天技术的方式。

  太空旅遊將使普通人進入太空成爲可能。伴隨成本的降低,未來的直接面對個人用戶的商業模式具有可持續發展的特點,可以真正實現人類走出地球搖籃的夢想。

  夢想何時變現實

  雖然想象空間很大,但是商業太空旅遊目前還存在諸多問題。天地往返費用依然太高,而且返回需要著陸場,風險較大。太空生命保障系統技術還未達到完全的再生循環,地面需要提供大量給養,進一步加大成本。

  而要去月球旅遊,需要解決月地高速通信、月面能源提取、月夜能源以及運輸成本降低等技術問題。吳季認爲,要降低運輸成本,最好的辦法就是將盡可能多的設施留在空間,避免天地往返,做到最大限度重複使用。

  商業航天正在沖擊著政府項目高成本、壟斷市場的禁锢。其中,瞄准新的市場機遇的部分,被稱爲“新航天”。載人太空旅遊,包括月球旅遊,是新航天中最具發展前景的領域,預計近期會在臨近空間和近地軌道實現突破,形成巨大的市場規模。

  “我本人更關注月球旅遊。”吳季說道,“它可能是未來改變人類的最重要的領域,也會給商業航天市場帶來變革。”

  吳季認爲,重返月球的所有技術儲備已經就緒,而且遠超20世紀60年代阿波羅計劃時的能力。發射成本和其他載人航天成本正在逐漸降低,預計在未來10年會達到一般中産階級可以支付的水平。

  “我們距離再次重返月球的日子已經不太遠了,特別是在未來10~15年,普通人前往月球旅遊的夢想將會成爲現實!”吳季表示。

打印 責任編輯:侯茜

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