登月時代的概念
登月時代是指20世紀60年代以後直至21世紀2018年前後總計五、六十年的時間內,世界各國相繼熱切關注月球科學探索並計畫實施的繞月、探月、登月直到人類在月面建造月球基地的時代。
登月時代的登月方法
1963年美國NASA制定“阿波羅計畫”,1969年登月成功。以下是阿波羅時代的幾種登月方法:
一、直接登月
在60年代初期,就如何把人送上月球的問題NASA工程師最先提出了直接登月法,但這種方法需要研製一種比土星5號推力幾乎大一倍的火箭——變態新星號(比整個自由女神像還要大)順便說一下,蘇聯切洛梅的UR-700同樣是為直接登月準備的。
所謂直接登月是指火箭將飛船直接發射到月球表面(兩點間距離最短,但消耗能量最大)。
二、地球軌道交會
與直接登月相對應的是地球軌道交會,所謂地球軌道交會是用2枚土星5(一枚發射飛船,另一枚發射裝滿燃料的動力級)通過一次太空對接後組合體直接奔月。當然,需要指出的是,無論是直接登月還是地球軌道交會都沒有登月艙,而是整個飛船完全降落在月球上。
三、月球軌道交會
蘭利太空中心的約翰·霍伯特博士認為前兩種方法(整個飛船完全降落在月球表面)風險太大,必然要失敗。他提出根本不讓飛船登月,用一枚土星5運送全套設備,太空人乘登月小艇降落月面而飛船(指令服務艙)留在月球軌道上。雖然當時這種方法的風險也很大,但和前兩種方法比較還是比較可行的。
登月時代的美國星座計畫及其實施方案
登月八步走
上個世紀60年代,航天工程師們在策劃首次登月時遇到的最大的技術難題就是如何在月球上著陸。最終,確定採用月球軌道會合方案:探月航天員和需要的所有設備將被一枚土星5號火箭送上太空。離開地球軌道後,火箭第三級將朝月球飛去。進入月球軌道後,阿波羅號的指令艙和服務艙與登入器進行分離。兩名航天員將乘坐登入器登入月球表面,一名航天員留守指令艙。登入器返回月球軌道後,將與指令艙結合,載著航天員返回地球。
40年後,NASA的工程師也遇到了類似的選擇,新的登月步驟大致上和阿波羅登月程式一致,但由於重返月球需要攜帶更多的航天員和科學設備,其中又加入一些新的方案。
新的登月之旅中,一枚推進力強大的火箭將把登入器和載貨艙送上太空,之後另一枚較小的火箭再把CEV送上太空,分別進入地球軌道後,CEV將與登入器和載貨艙結合成一體。之後,剩下的過程就大體和阿波羅號登月一樣。4名航天員將乘坐登入器登入月球,一個星期後,登入器將離開月球表面,再次和等待在月球軌道上的CEV會合,返回地球。進入大氣層之前,原本結合在一起的指令艙將拋棄服務艙,穿過大氣層後,它將利用降落傘在陸地上著陸。如果情況緊急,它也能在水上降落。
登月任務實施八步驟
第一步,把登入器和CEV分別發射到地球軌道上。
第二步,航天員將乘坐新型飛船CEV發射進入地球軌道。
第三步,CEV將在地球軌道內和登入器、“地球逃逸級”進行對接,並運載4名航天員往返月球。
第四步,“地球逃逸級”點火,將CEV和“貨船”送往月球軌道。
第五步,4名航天員乘坐登入器登入月球表面,而CEV則停留在月球軌道上;
第六步,航天員利用“貨船”帶去的23噸重地球原料,在月球表面建設月球基地,航天員將在月球上呆上一周時間,然後乘坐登入器的上升器飛離月球。
第七步,航天員乘CEV返回地球。
第八步,返回太空艙將在美國西部的3個地點之一通過傘降返回地面。
後登月時代
美國計畫在2018年派送4名航天員重新登入月球,在月球南極建立包括生活區和發電廠和通訊系統在內的月球基地。第一批探險者將在月球上尋找燃料和水等寶貴的生活資源。
科學家認為,再次登上月球的價值不僅在於讓人類進一步掌握月球的起源與地球的關係,更重要的則是以月球為跳板,探索離我們更遠的星球,因此建造月球基地將是登月的最終目的。
NASA建議,從2018年開始,美國每年至少會進行兩次登月任務,先遣的航天員將利用月球上一切可利用的資源,建造一個月球基地。基地就像目前在各國建在南極的科考站一樣,將包括生活區、電站和通訊系統。有了固定基地以後,航天員便可以進行長期試驗,涉及的領域包括太空生物學、地理學、天文學和物理學等。還有一些研究會探索人類身體對低重力、高強度太陽輻射等外太空環境的反應。
中國的探月計畫
中國月球探測計畫分三個階段實施。第一期工程是在最近2到3年,向月球發射月球探測衛星。第二期將發射月球探測器登入月球。第三期將發射機器人登上月球。整個計畫約耗時20年。
月球探測工程是我國進行深空探測所邁出的至關重要的第一步,也是中國航天事業繼人造衛星、載人航天之後的第三個里程碑。