“深空门户”长啥样,这个“门户”通向哪里,对人类有什么意义?
时间:2022-07-07 06:43:12 来源:科普之家 作者:时空通讯 栏目:头条 阅读:18
很多朋友可能会插上想象的翅膀,进入科幻频道,认为“深空门户”会不会就是传说中的超时空传送门呢?对这种怀有超前眼光的朋友,我表示敬佩和欣赏,但要迎头泼一盆子冷水,让他们回到现实中。
因为所谓“深空门户”是我们现实中的东西,是从现实传送到现实的门户。这个“门户”已经开建了,很可能明年就要开始组装了。这个所谓“深空门户”是一个新建造的月球轨道空间站,有人把这个空间站叫作“深空之门”,也有的称为“深空门户”。本文暂时采用“深空门户”一说,并简称“门户”。
深空门户空间站长得啥样子?
首先,各位不要以为这个高大上的“门户”会很大很壮观,实际上这个“门户”很小,不但远远没有国际空间站大,甚至也没有我国的空间站大。
NASA(美国国家宇航局)在其网站上发布了一组这个“门户”的图片,展示了2024年限月球发射的样子(见上图)。从外形来看,这个“门户”有点像小号的国际空间站,主要有4个模块组成,即:动力推进模块、居住模块、货物物流模块、舱外活动模块。
有人说,如果把国际空间站比作一个豪华大酒店,“门户”就有点像路边小旅馆了。还有的把国际空间站比喻为6居室,而“门户”则为一居室。这样,大家就对这个“门户”有一个比较直观的概念了。
“门户”内部空间比较狭窄,最多只能容纳4位宇航员在里面工作,且他们只能共享一些生活设施。当然这只是刚开始的模样,随着后续建设,这个门户空间站可能会对接越来越多的舱室,因此也会变得越来越大。
深空门户参与建设的国家和运作方式
深空门户空间站实际上是延续了国际空间站的合作模式,依然由老美主导,16个国家参与,包括曾扬言要退出国际空间站合作的俄国也依然参与其中。这16个国家是美国、俄罗斯、11个欧洲航天局成员国(法国、德国、意大利、英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士)、日本、加拿大和巴西。
在深空门户空间站建设中,各国承担的建设任务分工大致为:
动力和推进舱(PPE)由美国建造;通讯和燃料补给模块(ESPRIT)由欧空局建造;开发利用模块由美国建造;国际居住舱由欧空局与日本合建;货运补给模块由美国和日本建造;机械臂由加拿大建造;美国居住舱由美国建造;多功能气密舱由俄罗斯建造;猎户座飞船由美国建造;猎户座服务模块由欧空局建造。(见上图)
从各国承担的任务来看,未来的“门户”将会比现在展示的四个舱段组成要复杂得多。在这个空间站上,既可以对接马斯克那巨型的星舰,也可以对接NASA用于地球与月球之间的主要“公共汽车”猎户座飞船,还可以对接俄罗斯飞船。(下图)
未来的载人登月将完全改变上世纪载人登月的模式。上世纪登月模式为:由飞船直接送达,飞船自带登陆器,直接释放登陆器登陆月球,然后又接回宇航员,进入飞船,抛弃登月舱后飞回地球。
而有了“门户”后的登月模式为:用飞船将宇航员送到“门户”,再用穿梭机从门户接宇航员和货物下降到月球,完成任务,又用穿梭机将人员或货物接回到“门户”,再用飞船将将人员接回地球。
现在已经基本确定,未来从地球上接送宇航员到“门户”的飞船是NASA开发的猎户座,一次可以运送6名宇航员;而承接从“门户”到月表穿梭任务的是马斯克SpaceX公司的SN巨型星舰,这是一次可运载100名乘客或100吨货物的庞然大物。
如果届时“门户”还不能承担对接任务,SN星舰就将会与猎户座飞船直接对接。
SpaceX公司已经取得NASA“阿尔忒弥斯”计划月球登陆器的唯一供应商合同,因此马斯克的巨型飞船很可能成为月表与“门户”之间的穿梭机。届时会有一个奇妙的现象出现在月球上空,巨大的SN星舰对接在瘦小的“门户”上,甚至对接在渺小的猎户座飞船上,看起来很是怪异。(上图:SN星舰与猎户座对接)
深空门户空间站的建设计划和进度
阿尔忒弥斯计划是由美国政府资助的一个载人航天项目,目标是在2024年将宇航员平安送上月球并返回,在月球及其月球轨道建立常态化驻留机制,并为2033年左右实现火星载人登陆任务做准备。
“门户”建设就是阿尔忒弥斯计划的一个子项,也是一个关键环节。根据NASA公布的计划,建设周期是从2019年开始,到2026年基本完成。争取在2024年载人登月任务中能够作为中继站使用。
现在,美国负责建造的核心舱PPE、居住舱等模块都已经招标确定了制造商。PPE由马克萨技术公司以3.75亿美元中标;居住舱则由格鲁曼公司和洛克·马丁公司分别制造。
据NASA披露的消息,这些模块的制造都在进行中,PPE采用电推模式,格鲁曼公司的居住舱采用已有的“天鹅座”货运飞船改建,洛克·马丁公司的居住舱采用航天飞机货柜舱改建,因此都很快,这两个居住舱前者较小,只能供宇航员居住30-60天,后者可供4位宇航员居住3个月以上。
根据计划,2019年NASA的太空发射系统(SLS)进行第一次发射,将无人乘坐猎户座飞船送入太空进行测试,任务代号为EM-1(探索任务1号);2021~2023年,进行EM-2号任务,实现猎户座飞船载人飞行,在地球低轨道工作3周;2024年实现EM-3号任务,就是把4名宇航员和PPE、居住舱送入月球轨道,组成初步“门户”;2025~2026年,实现EM-4~EM-5号任务,分别将物流舱和气密舱送到“门户”对接。
这些计划能如期实现吗?据现在进展情况,可能由于资金、官司、宇航服加工制作等因素,有可能登月会有延迟,但总体计划都在推进,即便真的推迟,也可能控制在1年之内。
深空门户空间站的意义
“门户”与国际空间站不同的是:国际空间站只是在地球轨道约400km高空的一座实验室,研究的项目主要是有关地球与附近空间的课题;而“门户”则远离地球轨道,运行在地月轨道上,是距离地球更远,研究课题为更深空间的项目。
“门户”的运行轨道在距离地球30多万km处,近月点为1500km,远月点为70000km的轨道上,人们把这个轨道成为晕轨道,是地月连线的平动点附近,也就是地月引力平衡的拉格朗日点之间运行。
这里的环境与国际空间站所处位置完全不同,除了距离地球远,更重要的是脱离了地球磁层的保护,太空辐射更厉害,因此“门户”的防辐射措施要求更高;但这里没有地球轨道那些太空垃圾,无须配备国际空间站那些防止小陨石和太空垃圾撞击的设施。
宇航员在“门户”工作活动,象征着人类迈出了家门口,向更深层次空间迈进。人类能否适应在原离地球的太空长期活动,宇航员可以在“门户”驻留1年以上,以检验“门户”的防护能力以及人类的适应能力。
这样为人类未来走向火星甚至更远的星球探险,有了一个良好的实验基地。而且未来从火星等遥远星球带回的样品,也将在这里进行检验和实验,经过处理后的样品确保安全才送回地球,可以最大限度避免可能对地球造成的污染。
因此,“门户”就是未来太空的一个“船坞”和跳板,甚至未来走向深空的宇宙飞船都是在这里组装出发,而远方回来的地球人类,到了这里就算到家了,歇歇脚,然后搭乘“公交”回家;而未来的火星人或外星人,来地球访问,这里就是海关,他们也将在这里下船,接受检查后才能“入关”。
这些都是后话,当这个“后话”进入执行时,“门户”肯定不止这么大了。
而目前最主要的任务,还是作为月球基地和登月的中继站,成为2024年左右人类重返月球,并在上面开始建设月球基地的重要转运站,同时为训练2033年前往火星的宇航员们起到重要作用。
这几年,深空探险和开发计划不断涌现,而且那个“异类”马斯克更是常爆惊人之举,巨大的星舰实验成功,一下子把人类火星移民计划从科幻拉到了眼前,中国的空间站也正在遨游太空,可以预见,未来几年,人类进军新的太空领域将好戏连台,这些好戏,包括“门户”能否如期建成,我们拭目以待。
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