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“猎户座”飞船:开启美国“太空探索新时代”

2014年12月21日09:03    来源:光明日报    手机看新闻
原标题:“猎户座”飞船:开启美国“太空探索新时代”

  “德尔塔”大推力火箭 新华社发

  “猎户座”载人飞船示意图 新华社发

  美国东部时间12月5日早7时5分,美国“猎户座”太空飞船在位于佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射台升空,完成美国国家航空航天局(NASA)对新型飞船“猎户座”的测试飞行任务。经过约4个半小时的飞行,飞船于北京时间6日零时29分坠入距美国加利福尼亚州海岸约970公里处的太平洋水域,由美国海军两栖舰“安克雷奇拉”号打捞出水,然后用卡车运回佛罗里达州肯尼迪航天中心接受检查。美《大西洋月刊》评论称,这一天为“火星时代的第一天”。

  “猎户座”飞船实现“近乎完美的测试”

  根据NASA计划,发射台在4-6日的同一时间开启。也就是说,“猎户座”太空飞船总共有三次飞天的机会。

  美国东部时间4日早上7时5分进行首次试飞,然而出师不利。先是不明船只莫名其妙地闯入,接着强风两次中断了发射倒计时。就在发射窗口时间剩下不到4分钟时,准备运载“猎户座”升空的“德尔塔—4”火箭上的一个阀门又出现故障,NASA不得不在最后关头紧急叫停这次发射。

  次日早上7时05分,美国现有最强大的“德尔塔—4”重型运载火箭点火,携带未搭载宇航员的“猎户座”飞船在朝霞中升空。两小时后,“猎户座”进入一个里程碑,二级火箭将其带入比国际空间站还要远15倍、距地球表面最远处大约5800公里的第二轨道。在历时近4个半小时的太空航程后,“猎户座”安全地降落在太平洋水域。

  在电视广播的直播过程中,NASA项目控制评论员纳维亚斯称这次测试“是你能想象的最完美的飞行”,并认为“猎户座”飞船架设了一座“穿越未来的桥梁”。

  事实上,在NASA的科学家看来,“猎户座”4个半小时的测试飞行一直充满悬念和不确定性。首先,载人舱外覆盖的、不超过4厘米厚的特种涂料能否抵御高达2200摄氏度的高温,对“猎户座”是一个严峻考验。绕行地球两圈后,“猎户座”飞船以超过每小时3.2万公里的速度进入大气层,最终坠落太平洋。在此过程中,飞船外壳与大气层激烈摩擦产生的高温足以使核反应堆熔化。结果证明,“猎户座”的隔热系统满足了上述堪称苛刻的要求。其次,飞船能否两次安全穿过范·艾伦辐射带。范·艾伦辐射带内的高能粒子不仅会对航天器构成危害,还可能威胁到航天员的身体。由于此次“猎户座”属于未载人测试飞行,搭载了监测空间辐射、收集数据的设备。为避免造成损坏,飞船上的摄像机在经过辐射带时自动关闭。此外,飞船在穿过大气层时,高温区内的气体和飞船表面材料的分子被分解和电离,形成一个等离子区。由于等离子体可吸收和反射电波,使飞船与外界的无线电通信衰减,甚至中断,形成“黑障”现象。NASA显然对此早有预料,表示“猎户座”的飞行控制和导航系统正“沿着中间”预测的路径。

  尽管“猎户座”的首次飞行没有载人,但并非空手而去,而是载有可以激发学生航天兴趣的纪念品和工艺品,如电视节目“芝麻街”栏目组的怪兽饼干、厄尼橡皮小鸭等。此外,飞船上还载有“阿波罗—11”号登月时宇航员太空服上的一个氧气管、一小份儿月球土壤样本、丹佛科学博物馆的霸王龙化石,美国著名黑人女作家玛娅·安杰洛的诗歌、英国作曲家古斯塔夫·霍尔斯特《行星》组曲中的火星部分录音等艺术作品,以及一个10美分硬币大小、存储有超过100万人名字的芯片。

  “猎户座”项目险被奥巴马政府裁撤

  2006年8月被命名的“猎户座”飞船是美国“太空探索远景计划”的组成部分之一,该计划最早形成于2004年。时任美国总统的小布什在当年1月14日宣布,“美国将从2008年起开发并测试新一代‘载人探索飞行器’以替代航天飞机,将宇航员及科学家运送至太空站中,但其更主要目标是将宇航员运送到地球轨道之外的其他地方。”

  作为美国NASA为“星座计划”研发的新一代载人航天器,每架“猎户座”飞船可以承载4-6名宇航员,原定目标是在2015年开始载人到达国际空间站。根据原计划,飞船由“星座计划”的另一个组成部分、同样处于设计中的“战神一号”运载火箭来发射,先是在2021年将人类再次送往月球,并接着征服如火星等太阳系系内目标。2006年8月31日,NASA将该飞船的合同授予洛克希德·马丁公司,由其负责设计、开发及建造。

  然而,2010年4月,接替小布什的美国总统奥巴马以“超预算、进度落后而且缺乏新意”为由宣布取消“星座计划”,但仍保留研制新一代载人飞船等规划。原拟用于登月的“猎户座”飞船于是被改造为宇航员的紧急逃生设备,新的深空载人航天任务由“多用途载人航天器”承担。为了表明“多用途载人航天器”是在“猎户座”飞船的基础上研制的,NASA仍将“多用途载人航天器”称为“猎户座”。2011年,美国NASA官员与国会议员之间达成来之不易的协议,“猎户座”成为NASA长期探索计划核心中的探路者。与被称为太空发射系统的下一代火箭的“战神一号”一道,NASA计划让“猎户座”飞船运载更多人员和物资,同时将宇航员送到比以前都要远的宇宙空间。根据预计,到2021年实现首次载人任务之时,整个系统所需费用将超过200亿美元。

  “猎户座”飞船的外形与曾完成人类登月壮举的“阿波罗”飞船相似,但内部空间比阿波罗飞船大2.5倍,融入了电脑、电子、维生系统、推进系统及热防护系统等领域的诸多最新技术。“阿波罗”乘员舱可以携带3名宇航员在太空中持续6—12天。相比之下,当“猎户座”全面运作时,乘员舱能承载4名宇航员连续工作21天,或是6名宇航员进行稍短时间的任务。

  除运载能力强大外,“猎户座”还有三大优点:一是用途广,既可飞往空间站,也能飞往月球、小行星或火星,而其他载人飞船都只是单一用途;二是可以重复使用,目前载人飞船是一次性的,使用成本高,而“猎户座”飞船可重复使用10次左右,能大幅降低成本;三是采用两舱构型,同航天飞机相比使用成本更加低廉,安全系数则提高了10倍。

  不过,也有专家认为,尽管NASA号称“猎户座”是新一代载人飞船,但它深受早期“阿波罗”飞船的设计思路影响,甚至就是2.0版的“阿波罗”飞船。但未来即将搭乘“猎户座”飞船的宇航员雷克斯·瓦尔海姆则认为,“无论是过去、现在还是将来,很难找到一名宇航员会不爱‘猎户座’。”

  “猎户座”首飞成功提振NASA信心

  对很多宇宙空间爱好者来说,“猎户座”此次飞行让他们回忆起美国航天领域的鼎盛时期。而美国NASA局长查尔斯·博尔登5日则更是兴奋不已,“对于全世界而言,这是真正令人兴奋、十分重要的一天,尤其是对那些了解和喜欢太空的人。”NASA“猎户座”飞船项目经理马克·盖耶尔在新闻发布会上表示:“人类自1972年以来还没能走更远……这无疑提醒我们,我们美国现在、在这里,再一次引领人类探索进入太阳系。”

  此间观察家指出,“猎户座”是美国NASA在内忧外患局面下完成的一次精彩的绝地反击。

  首先,无论是白宫还是国会,美国国内对于NASA实施深空探索项目存在诸多疑虑,在航空航天预算遭到削减的情况下,“猎户座”项目甚至差点儿夭折。美国在“阿波罗”登月任务结束后,转而使用航天飞机进行载人航天。但是,由于不如预想的那样经济、安全和可靠,航天飞机项目于2011年黯然谢幕。随后,国际空间站的货物依靠私营商业公司的货运飞船运输。今年10月29日,“天鹅座”货运飞船点火6秒后发生爆炸。尽管未造成人员伤亡,但重大财产损失在所难免,关键是NASA的声誉和信心因此受到沉重打击。此间媒体认为,“猎户座”飞船测试成功,预示着美国未来几十年将引领人类对宇宙空间的探索。这对需要面对不断加剧的预算压力和国会里那些怀疑论者的NASA说,无疑是一次大好机会。

  其次,随着航天飞机的退役,美国的载人航天不得不依靠俄罗斯的“联盟号”飞船。尽管美俄之间的航天合作并未因乌克兰危机而中断,但这犹如悬在头上的一柄利剑随时可能落下来,让美国政府实施对俄制裁时不得不有所顾忌、收敛。

  还有,NASA乃至整个美国社会其实对于不久前欧洲航天局的探测器“菲莱号”成功登陆彗星有些五味杂陈。过去数十年,美国太空航天项目都是其他各国追赶的目标。早在“菲莱号”之前,人类对彗星的探测多为飞近探测。此前唯一与彗星“亲密接触”的案例就是美国的“深度撞击”探测项目。接下来,NASA将通过研究近地小行星进一步探索太阳系,包括发射名为“OSIRIS-REx”的探测器执行小行星采样及返回任务。在此计划实施前,“猎户座”飞船是为NASA正名的好契机。

  然而,信心归信心,“猎户座”面临的挑战依然很大。据报道,为打造航天飞机时代结束以来最大的项目——“猎户座”飞船,NASA已经花费了90亿美元,目的是将宇航员送往月球和比月球更远的深空。但根据计划,“猎户座”飞船的载人飞行要在数年后才能进行,即最早在2021年进行载人飞行,2025年左右将完成小行星登陆任务,到2030年以后才开始承担载人登陆火星任务。不仅如此,“猎户座”飞船项目还有许多技术挑战需要解决。此外,行政部门、立法机构之间就究竟如何资助“深空探索计划”也存在争议。

  (记者 韩显阳)

(责编:贺迎春、熊旭)


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