太空探索: 中国人的脚步将迈得更大更远

  如果我们在月球南极建设一个科研站,可以长时间对地球进行大动态、全方位、稳定的观察,也可以在月球上开采矿物。此外还可以借助月球做跳板,前往更远的深空。

  吴伟仁 全国政协常委、中国探月工程总设计师

  今年除夕,来自中国航天科技集团五院的4位航天总师登上了春晚舞台。在特别节目《向祖国报告》中,全国政协委员、嫦娥五号探测器系统总指挥兼总设计师杨孟飞郑重地说:“未来中国人必将探索更远的太空!”

  探索太空,是航天人不断追逐的梦想。在刚刚过去的“十三五”,中国在太空探索领域取得了举世瞩目的成就。面向“十四五”,中国人探索太空的脚步,将迈向何方?

  探月下一步是建立月球基地

  2019年1月3日,嫦娥四号探测器在月背着陆,随后其携带的“玉兔二号”月球车开始工作。此次任务实现了人类探测器首次在月背软着陆和巡视探测。

  嫦娥四号任务在月背迈出的一小步,是人类历史上的一大步。当时曾有美国国家航空航天局(NASA)专家感叹:“我们再也不能说中国人只会跟着干了。”

  “中国探月工程起步较晚、起点很高。”全国政协常委、中国探月工程总设计师吴伟仁表示,我国并未在国际同一水平进行简单重复,而是通过自己的独特方案实现月球探测。

  2020年12月17日,嫦娥五号成功带回月球样品,为我国探月工程“绕、落、回”三步走发展规划画上句号。国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华表示,此次任务的成功实施标志着我国具备了地月往返能力,是中国航天事业发展中的里程碑。

  上述两次探月任务为中国探月工程的后续发展铺筑了道路。未来几年,国际上将开展多项落月探测计划,月球南极成为热点目标。

  全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩说,俄罗斯计划于今年10月发射“月球25”探测器降落于月球南极附近,测试新的着陆技术,研究月壤和月球外逸层,并寻找水的痕迹。印度也计划发射包括着陆器和月球车的“月船3号”,在月球南极实现软着陆。

  庞之浩介绍,月球两极存在两种特殊区域:一是永久光照区,可以获得持续稳定的太阳能;二是永久阴影区,已有研究发现,这里可能存在大量水冰。因此月球两极是人类建设月球基地的理想场所。

  我国探月四期工程或将继续探索月球南极。吴艳华曾介绍,嫦娥六号任务正在论证月球极区采样返回的相关工作。据中法两国2019年签署的月球探索计划意向书,我国或将于2023—2024年实施嫦娥六号任务。吴艳华也表示,如果“鹊桥”中继星在轨工作状态良好,也可能让嫦娥六号到月背取样,这对世界科研更有意义。

  人类探月的下一步目标是建设月球基地,在月球驻扎。

  庞之浩介绍,由NASA主导的“阿耳忒弥斯”计划,将于今年11月把一艘不载人的猎户座太空舱送往月球。该任务还计划2024年将宇航员送往月球,并建立常态化驻留机制,为将来载人探火铺路。

  吴艳华表示,探月四期工程规划中还有嫦娥七号和八号任务。我国准备以此为契机,与有关国家、国际组织共同论证初步建设月球科研站的基本能力,或验证核心技术。

  吴伟仁说,在月球南极南纬89度,可能存在连续180多天的光照。“如果在月球南极建设一个科研站,可以长时间对地球进行大动态、全方位、稳定的观察,也可以在月球上开采矿物。此外还可以借助月球做跳板,前往更远的深空。”他说。

  对于中国载人登月规划,吴艳华说,嫦娥五号任务中开展的月面起飞、轨道交会对接、再入返回等,都是未来载人登月返回的必要技术。这些技术验证也是为未来载人登月打基础。我国近地轨道的空间站建成后,将规划论证是否实施载人登月计划。

  星际探测瞄准“勘、建、用”

  如果说月球是“深空门户”,那么当人类探测器飞越月球,脱离地球引力场后,则真正进入了深空。

  2020年7月23日,“天问一号”火星探测器发射升空,中国深空探测开始了新的征程。

  目前“天问一号”正在火星轨道上进行环绕探测。该探测器将于今年的5—6月择机着陆火星,开展后续巡视探测。

  “‘天问一号’任务起步晚,但起点高、效率高、挑战大、创新强,将实现对火星的‘绕、着、巡’探测,三步并作一步走。这将再创人类深空探测的先河。”全国政协委员、中国航天科技集团科技委主任包为民说。

  “天问一号”的火星之旅并不孤独,还有2颗探测器与它“同行”。

  2021年2月9日,阿联酋首个火星探测器“希望号”抵达火星。庞之浩介绍,“希望号”不会在火星表面着陆,而是在距火星表面2万至4万公里高度的轨道上环绕运行,工作至少2年,有望成为人类第一颗“火星气象卫星”。2021年2月19日,NASA发射的“毅力”号火星车到达火星,将探索火星上古生命迹象、火星地质与气候特征,还将采集火星表面的岩层土壤样本。

  我国也已规划了火星采样返回任务。吴艳华此前透露,我国第二颗火星探测器将采集样本返回地球,以便科学家研究火星结构、成分和环境。

  除火星探测外,未来各国还将开展以太阳、金星、木星、小行星等为目标的深空探测活动。我国也计划在2030年前实施小行星及木星探测任务。吴艳华表示,目前任务规划已基本明晰,有待国家审批。

  记者了解到,我国小行星探测任务拟通过一次发射,实现1颗近地小行星取样返回和1颗主带彗星绕飞探测。探测器对近地小行星开展绕飞探测,择机附着小行星表面、采集小行星样品,返回地球附近释放返回舱,将样品送回地球;再经地球、火星借力飞行到达小行星带,对彗星开展绕飞探测。整个任务或将历时约10年,目标主要包括揭示太阳系典型小天体的特征和演化机理、探索太阳系形成早期的物质和生命信息、认知太阳风与小天体的相互作用过程等。

  对于未来的星际探测,吴艳华认为主要是“勘、建、用”。“勘”即勘察月球和其他星球的环境,包括空间环境、地质环境及人类关注的各种辐射等,这是探索的最主要目的。“建”是建设,建成一定的空间基础设施。像嫦娥四号任务中的“鹊桥”卫星,就能提供持续不断的月地测控通信能力。还包括长期供水供电的能力等。“用”是利用,主要探索地外资源能不能供人类开发和利用。“我想世界各国应该是围绕这个目的开展星际探测活动。”他说。

  空间站运营面临商业化问题

  除了将各类探测器发上天,人类更希望亲自去太空探索。目前,中国载人航天工程已全面转入空间站在轨建造任务阶段。建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步任务目标。

  2020年5月,长征五号B运载火箭首飞任务成功,空间站阶段飞行任务首战告捷。2021年至2022年,中国载人航天工程将迎来繁忙的建设工作。

  中国载人航天工程办公室3月4日发布消息称,目前空间站天和核心舱和承担发射任务的长征五号B遥二运载火箭已运抵文昌航天发射场,计划今年上半年发射。执行空间站建造阶段4次载人飞行的航天员乘组已选定。今年我国将陆续实施空间站核心舱发射、货运补给、载人飞行等多次任务。根据任务安排,我国将于2022年前后完成空间站在轨建造,建成在轨稳定运行的国家太空实验室。

  航天技术专家黄志澄说,未来10—20年,我国空间站的发展运营将面临商业化问题。

  近年,国际空间站的经营模式出现转变。NASA于2020年11月宣布,国际空间站计划摆脱以政府主导的运营方式,逐渐向民间开放摄影地、旅游产品等项目。此前,NASA还与美国太空探索技术公司签订了太空运输的商业合作协议。

  对于空间站的商业化运营,黄志澄认为太空旅游是比较现实的方向之一。近日,由NASA资深人士组成的轨道组装公司宣称要在近地轨道上建造“太空旅馆”,提供人造重力环境。此外,英、美等国也有公司计划在未来几年内推出亚轨道太空旅游项目。

  历史上,国际空间站也曾接待过数名太空游客。2009年后,私人进入太空的窗口一度关闭,但今年1月美国民营航天公司“公理空间”公布,3名富豪将于2022年启程前往国际空间站,进行为期10天的旅游。

  黄志澄表示,中国空间站运营进入正常化以后,可以逐渐向个人开放。“太空产业真正要发展,一定要是所谓‘B2C’,即公共场景向个人开放。随着技术成熟、成本降低,太空旅游会迎来爆发。身体健康的普通人经过简单的培训,去太空生活几天我觉得没问题。”他说。

  在长征五号B运载火箭首飞运送的我国新一代载人飞船试验船上,搭载了我国自主研制的复合材料空间3D打印机。飞行期间,该设备完成了我国首次太空3D打印试验,同时也是全球首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印。

  黄志澄说,太空制造是空间站商业化运营的另一方向,太空中的微重力环境,会为3D打印提供很好的空间条件。

本文由程序自动从互联网上获取,其版权均归原作者所有,文章内容系原作者个人观点,不代表 为什么 对观点赞同或支持。如有侵权,请联系删除。