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十多年後人類將登陸火星,這項任務總共分幾步

 

11月1日消息,據Futurism報道,人類始終渴望著探索廣闊的太空領域。如今,我們終于准備好把人類送入宇宙。事實上,許多私營公司和政府機構正在爲“太空競賽2.0”做准備,這是一項非常昂貴的競爭,它讓我們離發現諸多宇宙之謎的答案、探索我們人類的新領域更加接近。

盡管美國宇航局(NASA)仍在參與競賽中,但不斷變化的優先級和有限的預算已經削弱了其探索太陽系及其他領域的領先地位。與此同時,像美國太空探索技術公司SpaceX和維珍銀河公司(VirginGalactic)這樣的私人實體卻擁有充裕的資金,他們正加緊努力,試圖設計出更好、更大、更快的火箭。

這是一件好事,因爲如果人類要在其他星球上找到生命,或者爲我們自己尋找新的棲息之地,我們需要做更多的工作。工程師和科學家們需要開發生命支持系統,尋找可靠的水源和燃料來源,克服生活在太空中的負面影響,並找到更快的旅行方式。還有很多事情要做,但是把普通人送到月球或更遠的地方似乎已經不再遙不可及。然而,這樣的裏程碑時間什麽時候才會發生呢?人類最終會在陌生的世界中漫遊嗎?下面就是人類殖民太空的完整時間表:

1.2017年底:重型獵鷹火箭發射

SpaceX計劃在2017年底前首次發射重型“獵鷹”運載火箭。由于這種火箭可以重複使用,它可以其他火箭(如DeltaIV重型火箭)1/3的成本將有效載荷送入太空。這種較低的前期成本意味著,更多的組織可以在外層空間進行實驗。其中一個實驗是行星協會(PlanetarySociety)的光帆2號(LightSail2)太陽帆,它將于2018年初借助重型獵鷹火箭發射升空。

SpaceX的獵鷹重型火箭配有27個火箭發動機,高達70米、重約1.4噸。雖然其額外重量增加,但有效載荷能力也更強,這種火箭可以將63800公斤設備、貨物以及乘客送入地球軌道,這是航天飛機能達到同樣高度的有效載荷的2倍還多。

2.2018年:爲太空旅遊做准備

在2018年,SpaceX計劃發射比以往任何時候都多的火箭,將30枚火箭送入軌道(2017年爲20枚)。更多嘗試爲該公司提供了更多的數據,以幫助其完善技術,以更廉價和安全的方式發射火箭。最終,這種廉價且安全的太空飛行將使太空旅行成爲可能。事實上,就在今年,SpaceX已經宣布,該公司將在2018年將2名人類進入月球軌道。

珍銀河公司正准備在2018年2月底前將其第一批宇航員送入太空。不過,在進行載人發射之前,其航天器將不得不經曆一系列的試飛。這架名爲“VSSUnity”的航天飛機在2017年早些時候完成了第五次“滑翔飛行”(有別于傳統太空火箭的垂直軌道)。在2018年1月份,它將會更接近Karaman線,即地球大氣層和外太空之間的官方邊界,距離地球表面100公裏。

大約在2018年初的同一時間,科學家們將測試光帆2號,這是一種通過利用太陽能光子能量來穿越太空的裝置,它不需要燃料罐或推進器。作爲公民資助以及由行星協會(推動太空探索的最大非盈利性組織)開發的宇宙飛船,它將證明太陽帆可以將宇宙飛船推進到太空深處。這艘無人駕駛的宇宙飛船將搭載SpaceX的獵鷹重型火箭升空,然後在720公裏的高空進行試飛。

3.2019年:太空旅遊和觀測

由亞馬遜創始人傑夫·貝索斯(JeffBezos)創辦的航天服務公司BlueOrigin最近宣布,計劃在2019年4月之前將遊客送入太空。此次飛行將搭載6名乘客和機組人員,乘客將登上18米長的火箭,到達距地球表面約100公裏的太空邊緣。一旦到達那裏,他們將體驗零重力飛行。3個獨立的降落傘和一個反推力系統可以保證乘客慢慢地返回地球。

這一體驗並不便宜,登上NewGlenn號的機票據說要15萬到25萬美元。然而,毫無疑問,人們會爭相登記注冊。維珍銀河舉辦的一個競爭性太空旅遊項目,據說已經有700人簽約。2019年,BlueOrigin計劃增加兩到三級火箭。它們完全可重複使用,最高可達99米,並且能夠以相對較低的成本交付有效載荷,與SpaceX的重型獵鷹火箭進行競爭。

美國宇航局也打算在2019年第一季度發射詹姆斯-韋伯望遠鏡。該望遠鏡將用紅外線觀察太陽系,以觀察太陽系變化的每個階段。它最終將比哈勃太空望遠鏡強大100倍,這要歸功于其18個六邊形的鏡像。詹姆斯韋伯望遠鏡的直徑爲6.5米(哈勃望遠鏡的直徑只有2.4米),它能夠探測到大爆炸時期星系形成的過程。它還將特別關注于發現能夠支持生命的新行星。

4.2020-2025年:“地球依賴”和超越

從尋找液態水到在火星表面土壤中檢測有機物的證據,“好奇號”火星探測器已經回答了許多關于火星物質的基本問題。然而,這些信息也引發了更多關于其他因素可能存在的問題。爲此,爲了確定火星大氣中是否存在氧氣,“好奇號”的繼任者——“火星2020”號火星探測器,將會承載大量的傳感器和儀器,讓它能夠回答這個問題。如果人類能夠親身訪問這個紅色星球,提前確定氧氣濃度的信息非常重要,這有望在2030年之前實現。

如果我們要在其他星球上殖民,還有其他的事情需要准備。NASA已經爲此設立了三步走計劃:第一,NASA稱之爲“地球依賴(EarthReliant)”,我們繼續測試在太空生活的可行性,並在國際空間站上進行更多的研究。第二,在“試驗場(ProvingGround)”階段,圍繞月球運行的操作將被用來建立使人類安全返回地球的方法。第三,隨著這些階段的完成,我們將最終到達第三階段——“地球獨立(EarthIndependent)”,人類在火星上建立自給自足的殖民地。

在人類首次接觸月球表面50多年後,美國宇航局正准備發射另一艘載人飛船,以超越月球。宇航員們將登上一艘名爲“獵戶座”的飛船,這艘飛船將使用NASA的航天發射系統(SLS),它是一種模塊化重型運載火箭。SLS與SpaceX的重型獵鷹火箭相似,最大載荷爲70至130噸。

首先,飛船將在沒有載人的情況下進行幾次測試。第一個任務是ExplorationMission-1,預計將于2018年底開始。SLS將發射無人飛船前往月球,進入距月球表面約100公裏的軌道,並利用重力將自己推進到從未探索過的太空中。這個任務的目標是爲了觀察飛船是否能幫助人類在遙遠的星球旅行中生存下來。

第二個任務ExplorationMission-2)計劃于2021年8月份開始,這將是美國宇航局首次在月球之外進行載人飛行。NASA總部的探索系統開發副主管比爾·希爾(BillHill)在2016年NASA博客中說:“在這次任務中,我們將進行一系列測試,目的是展示關鍵功能,包括任務規劃、系統性能、船員界面以及在深空領域的導航和指導等。”

爲了獲得足夠的動力來繞月球飛行,航天器將不得不在地球周圍多繞數圈,偶爾還要點燃推進器。在穩定的月球軌道上,“獵戶座”將收集數據,並測試飛船的星際飛行能力。

5.2022:改造火星以適合人類居住

盡管美國宇航局將在21世紀20年代探索如何在太空中幫助人類保持健康,但SpaceX計劃開始爲人類提供殖民火星的基礎設施。SpaceX預計將在2022年完成首次546萬公裏的火星之旅。

在今年早些時候的更新中,伊隆·馬斯克(ElonMusk)公布了比NASA太空發射系統更大、更強勁的火箭計劃,甚至比獵鷹重型火箭更強大。這種BFR火箭將有足夠的空間儲存燃料以將人類送上火星,甚至可以在地球城市之間進行快速旅行。BFR火箭最大載荷爲150噸,高達106米,將打破目前發射到軌道上的最大載荷(包括貨物、燃料和乘客)紀錄,同時爲每一次發射提供最低的成本。

爲了到達月球,BFR火箭將從地球表面發射,並從先前駐紮在地球軌道的燃料庫中注入推進劑,然後在軌道上加速,並加注駛向月球表面所需的燃料。SpaceX計劃在進入軌道後爲火箭補充燃料,以延長其射程和有效載荷能力,使其能夠安全返回地球。測試已經表明,在太空中爲火箭加注燃料並非不可能。NASA曾于2011年進行了機器人加油任務(RoboticRefuelingMission),成功地完成了在國際空間站公開平台上用機器人驅動推進劑傳輸的試驗。

到2022年,SpaceX預計至少有2艘貨船能到達火星,並幫助建立人類棲息地。這些最初任務的主要目標是在火星表面找到可靠的水源。

6.2024年:BFR上的載人任務

在這些貨船建立基礎設施兩年後,SpaceX計劃將人類送上火星殖民地。在BFR擁有40個艙室的火星運輸模塊上,乘客將第一次進行這一史無前例的旅行。馬斯克可能會承認,這是一個激進的時間表。《連線》雜志表示,這可能對SpaceX不利:由于行星排列和其他因素的限制,如太陽能需求和燃料限制,地球火星之旅的發射窗口只有幾周的時間。這是假設所有其他的部分都完全到位的情況下,更別說目前獵鷹重型火箭以及BFR火箭還都沒有成功發射。

如果BFR任務能到達火星,它將包含建造推進劑生産工廠的材料,作爲其火星殖民的一部分。該計劃將從大氣中吸收二氧化碳,並將其轉化爲使用太陽能的深低溫CO4燃料。

7.2025-2030年:太空年

到21世紀20年代初,SpaceX可能已經准備好送人到太空居住,但美國宇航局的態度要謹慎一些。這家美國政府太空機構計劃將宇航員送入太空軌道生活一年,以確定人類是否真的准備好生活在完全不同于地球的星球上。

2016年3月,美國宇航局宇航員斯科特·凱利(ScottKelly)在國際空間站上完成了爲期一年的太空駐留任務,目的是測試失重對人體的影響,以及這對未來的火星太空旅行意味著什麽。然而,與凱利的任務不同,NASA的2021年任務將把宇航員送入月球軌道。他們將處于“深空通道”中,即類似于國際空間站的小型空間站,作爲未來太空任務的測試基地,包括後來的火星任務。它將通過5個早期任務建造,其中4個是載人的。由于不同的晝夜周期和太陽輻射等因素,在月球軌道上生活一年時間對人體的影響仍然是未知的。

8.20世紀30年代:NASA將人類送上火星

在SpaceX載人登陸火星5年後,美國宇航局計劃將自己的宇宙飛船送上火星。利用來自好奇號和火星2020探測器的數據和樣本,NASA將首先確定人類如何在火星表面維持自己的生存,然後再從“深空通道”發射載人飛船。

 

發布時間:2017/11/16 9:48:00,來源:科技界

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