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美宇航局欲环形山建月球基地

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    1969年7月16日,阿波罗11号载人飞船载着3名航天员,开始了人类的首次探索月球壮举。经过约38万公里的飞行,阿波罗11号在7月21日飞抵月球轨道。宇航员阿姆斯特朗及其同伴奥德林乘坐登月舱,降落在月球静海。

    阿姆斯特朗首先爬出舱门,他环顾四周后,一步一步地爬下扶梯。他的左脚小心翼翼地首先触及月面,发现左脚陷入月面很少后,才鼓起勇气将右脚也踩上月面。人类成功完成了将足迹踏上地外星球的壮举。

    阿波罗11号登月成功后,在1969年11月至1972年12月期间,美国宇航局(NASA)还相继发射了一系列阿波罗飞船,其中除阿波罗13号因服务舱液氧箱爆炸停止登月任务外,其余5次任务都成功完成。阿波罗登月计划完成之后,美国决定在以后的几十年内不再进行登月旅行。

    阿波罗探月计划结束30多年后,美国总统布什在20xx年初提出了“太空探索远景计划”(Vision forSpaceExploration)———20xx年,人类将再次登上月球,并建立月球基地;从20xx年开始着手为人类登上火星做准备。今年8月,美国宇航局将正式公布一份以此为基础的太空探索计划,详细描绘出人类重上月球的具体方案。

    运输工具 新一代载人飞船CEV

    重返月球,首先需要解决交通工具的问题。虽然阿波罗载人飞船是上世纪60年代的产物,未来人类登月的航天器却和它惊人的相似。由于当时使用的土星5号火箭已经停产30多年,美国宇航局必须找到新的大型火箭来将人类再次送上月球。

    对于采用何种推进系统,美国宇航局的工程师们进行了长时间的争论,第一种选择是航天飞机的推进器,另一个选择则是使用发射卫星的火箭推进器。最后被选中的是前者,因为其花费较低,同时拥有强大的推进力。

    登月发射装置将由5个航天飞机的主引擎和大型推进火箭组成。火箭高达40层楼,其载重量能达到125吨,几乎可以和土星5号媲美。每次发射的费用为5.4亿美元,几乎和航天飞机执行一次升空任务的费用相当。

    同时,为了找到将在20xx年退役的航天飞机的替代品,美国宇航局的工程师们正在开发新一代的载人探测飞行器(CEV)。它的任务是把宇航员送入近地球轨道以外的深层空间。CEV的外部防护层可以替换,而其本身能重复使用10次以上。最初版本的CEV能够容纳3人,每年能数次往返于地球和国际空间站之间。此外它还能用做载货。而未来更成熟版本的CEV则能够运送6人前往火星。

    20xx年7月,美国宇航局已批准两份价值各为2800万美元的承包合同,承包商包括洛克希德·马丁公司和波音公司。两项合同旨在20xx年7月前对CEV工程系统的评估提供支援。为了缩短航天飞机退役与CEV首航之间的间隔,美国宇航局将于20xx年初提前选择一家公司负责开发CEV系统。

    从外形上看,CEV和阿波罗号飞船非常相似,但是空间大了一倍。它由指令舱和服务舱构成。指令舱是宇航员在飞行中生活和工作的座舱,也是CEV的控制中心。在重返月球之旅中,12吨重的指令舱将依靠与其结合为一体的服务舱提供推动力,往返于地球和月球之间。

    CEV的首次载人航行将定在20xx年,宇航员们乘坐的CEV将搭乘一枚铅笔形状的火箭前往国际空间站,这一任务将耗资2.8亿美元。

    除了CEV,宇航员还需要着陆器来登陆月球。着陆器的主要作用是帮助CEV往返于月球轨道和月球表面。它的构造也大致和阿波罗号一样,由下降级和上升级两大基本部分组成:下降级是一个装载有火箭引擎的4脚登陆架,在离开月球时,用做宇航员间隔间着陆器的上升级将与下降级分离,把宇航员带回月球轨道。着陆器能携带4名宇航员,而阿波罗号的着陆器只能容纳两名宇航员。登月计划按计划将于20xx年全面加快进展,登月所需的所有飞船估计要到20xx年完工。

    飞行方式 载人与载货飞船会合于地球轨道

    交通工具确定后,剩下的就是登月旅行的具体步骤。上个世纪60年代,航天工程师们在策划首次登月时遇到的最大的技术难题就是如何在月球上着陆。为了得到最理想的计划,工程师们拿出了诸多设想。

    第一种方案是直接登陆:发射一枚火星8号大型火箭,航行并降落到月球表面,完成任务后飞回地球。但是,如果要完成全程飞行,目前火箭的大小尚无法携带足够的燃料。另一种方案叫做“地球轨道会合”,即发射数架小型火箭,把探月之旅需要的器材分批送上太空。这些小型火箭将在地球轨道上会合,组合成一架大型宇宙飞船,但由于在太空组装飞船的太多未知因素,这一设想在1962年被放弃。

    最终,设计阿波罗号的工程师确定采纳第三种方案———“月球轨道会合”:探月宇航员和需要的所有设备将被一枚土星5号火箭送上太空。离开地球轨道后,火箭第三级将朝月球飞去。进入月球轨道后,阿波罗号的指令舱和服务舱与着陆器进行分离。两名宇航员将乘坐着陆器登陆月球表面,一名宇航员留守指令舱。着陆器返回月球轨道后,将与指令舱结合,载着宇航员返回地球。

    40年后,美国宇航局的工程师也遇到了类似的选择,新的登月步骤大致上和阿波罗号一致,但由于重返月球需要携带更多的宇航员和科学设备,其中又加入了“地球轨道会合”中的某些方案。

    新的登月之旅中,一枚推进力强大的火箭将把着陆器和载货舱送上太空,之后另一枚较小的火箭再把CEV送上太空,分别进入地球轨道后,CEV将与着陆器和载货舱结合成一体。

    之后,剩下的过程就大体和阿波罗号登月一样。4名宇航员将乘坐着陆器登陆月球,一个星期后,着陆器将离开月球表面,再次和等待在月球轨道上的CEV会合,返回地球。进入大气层之前,原本结合在一起的指令舱将抛弃服务舱,穿过大气层后,它将利用降落伞在陆地上着陆。但在着陆前,指令舱会掠过太平洋上空,如果情况紧急,它也能在水上降落。

    登月目标 环形山边建立月球基地

    科学家认为,再次登上月球的价值不仅在于让人类进一步掌握月球的起源与地球的关系,更重要的则是以月球为跳板,探索离我们更远的星球,因此建造月球基地将是登月的最终目的。

    美国宇航局建议,从20xx年开始,美国每年至少会进行两次登月任务,先遣的宇航员将利用月球上一切可利用的资源,最后建造一个月球基地。基地就像目前在各国建在南极的科考站一样,将包括生活区、电站和通讯系统。有了固定基地以后,宇航员便可以进行长期试验,涉及的领域包括太空生物学、地理学、天文学和物理学等。还有一些研究会探索人类身体对低重力、高强度太阳辐射等外太空环境的反应。

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