如何開展下一步太空計劃？建造深空之門

我不用說大家也知道，人類的太空探索其實已經停滯了。半個世紀以前，人類踏上了月球，但從那時起，我們就沒有再輝煌過。我們已經徹底探索了每立方米的低地球軌道。早在2016年, 國際空間站就宣布慶祝第10萬次地球軌道環繞之旅。

能夠將人類送上地球軌道的美國太空梭也早在2011年退役了。將人類送入太空對太陽系進行探索，看上去有點希望渺茫。

但今年年初，NASA宣布下一步載人太空探索計劃將會是：深空之門。如果NASA的工作一切順利，人類將能夠在不久的將來前往遙遠的太空生活和工作，其生活和工作時間將達到前所未有的長度。

太空梭計劃結束之後，NASA面對著一系列的挑戰。其中最大的一個是，支持及維護太空梭的龐大團隊下一步該做點什麼？上千工作人員離開了太空梭項目，到其他航天項目或行業工作，而NASA也正在努力發展下一代大型發射系統，以填補太空梭退役留下的空白。

剛開始，NASA研究的是戰神火箭，後來又被取消，轉而研發太空發射系統。該系統又叫空間發射系統（Space Launch System，簡稱SLS），是一種從太空梭演變而來的超重型運載火箭，主要目的是繼續實施星座計劃及取代已經退役的太空梭。我們以前就曾經介紹過太空發射系統，這個系統能夠將更多的貨物送入太空，號稱史上最強運載火箭系統。

第一階段以70到110噸的星座計劃載人任務為主，之後會發展130噸的貨艙型載荷任務。最終的運載能力將達到143噸，甚至有可能達到165噸。整體而言，太空發射系統比土星五號火箭還要強大。

如此強大的火箭有何用處？可以用來將新型空間望遠鏡、機器人探測器發射到太陽系邊緣空間，還可用於將人類送入太空。

除了太空發射系統,NASA還在研發獵戶座乘員艙。這種阿波羅類型的乘員艙可供4個宇航員在低地軌道乘坐，並確保宇航員安全返回地球。

但現在，人類已經具有了更加強大的運載火箭，下一步太空計劃應當如何開展呢？

藝術概念圖：洛克希德馬丁公司正在研發的「深空之門」。

深空之門

該計劃將把全新的空間站送入地月之間的軌道，並按照暈軌道進行運動。暈軌道是航天器圍繞平動點運動的軌跡。無論選擇哪一種暈軌道，航天器都要具有控制軌道的能力。「深空之門」並不是環繞月球飛行，它所選擇的暈軌道在與地-月連線垂直並通過平動點的平面附近，可作為一個中繼站，幫助人類登上月球。空間站有點像拉格朗日點之間的一座橋樑。拉格朗日點又稱平動點，在天體力學中是限制性三體問題的五個特解，一個小物體在兩個大物體的引力作用下位於空間中的一點，在該點處，小物體相對於兩大物體基本保持靜止。「深空之門」空間站與月球的距離將保持在1500千米-70000千米之間，這個距離範圍比較方便航天器往返。

從外形來看，它有點像小號的國際空間站，共有4個加壓艙連接組成：動力艙、居住艙、貨物物流艙以及艙外活動艙。

「深空之門」內部空間比較狹窄，宇航員需要共享生活空間，內部空間需要進行重新調整。同深空之門相比，國際空間站簡直就是豪華賓館。

藝術概念圖：居住艙。

深空之門空間站將使用太陽能，所安裝太陽能板的功率為40千瓦。它還安裝有12千瓦的離子推進器，以便進行軌道控制。第一個居住艙可供宇航員居住30-60天，等貨物物流艙裝好之後，將進一步延長任務時間。

目前，NASA正在考慮決定由哪家公司來建造「深空之門」。目前展示的設計圖紙是由洛克希德馬丁公司提供的，但還未最終決定入選公司。

「深空之門」空間站的當前目標是，確保人類能夠在地球的磁層保護範圍外生活至少一年，研究深空效應對人體會造成什麼影響。

其長期目標是，作為人類登陸火星的踏腳石。宇航員將在「深空之門」空間站組裝「深空運輸機」，將人類送往火星。之後還將開展更多任務。

國際空間站的宇航員有地球磁層的保護，不會受到太陽輻射及宇宙射線的傷害。「深空之門」空間站的宇航員就享受不到這種保護了。因此，必須加強輻射防護。同時，「深空之門」空間站所處區域幾乎沒有空間垃圾，無需配備同國際空間站類似的微小隕石及太空垃圾防護措施。

除了作為科學研究平台，「深空之門」空間站還將作為月球探索任務的操作基地。近期，NASA正在計劃將新的登陸器及探測器送上月球。「深空之門」空間站可以作為一個太空船塢，航天器離開月球後可以停靠到這裡，卸下樣本之後再次返回月球執行其他任務。

更為誘人的是，人類可以直接在「深空之門」空間站研究火星採集的樣本，避免對地球造成污染。按照目前的行星污染指導方針，來自火星的樣本在到達地球之前必須進行殺菌處理。

處理之後的樣本上，就不會存在生命跡象了。我相信，為了能夠發現火星生命，宇航員會願意承擔風險，在空間站中對未經殺菌處理的火星樣本直接進行研究。

「深空之門」空間站何時才能建成？

答案或許會令你失望——幾年內估計建不好。建造「深空之門」空間站需要通過太空發射系統進行多次發射，但前面還有好多太空計劃在排著隊。

太空發射系統「Block」 1型火箭的展開視圖

2019年，太空發射系統將進行第一次發射，將無人乘坐的獵戶座乘員艙送入太空進行測試，任務代號為：EM-1（探索任務1號，Explore Mission-1）。之後將發射歐羅巴快艇任務，同樣也是在2019年。

這些發射任務完成之後，太空發射系統將於2021年-2023年將首次進行載人發射。該次發射的代號為：EM-2（探索任務1號，Explore Mission-2），同時也是「太空之門」空間站建設工作的開始。4名宇航員將在低地軌道外部工作3周時間，完成空間站太陽能電力匯流排的建設工作。

2024年，代號為EM-3的發射任務將把4名宇航員及居住艙送到空間站。2025年，EM-4發射任務將把物流艙送入太空。2026年左右，EM-5發射任務將最終把氣密艙送到空間站。

太空發射系統「Block」 2型火箭

接下來呢？「深空之門」空間站建成之後，將開始建設深空運輸機。深空運輸機有點類似於電影《火星救援》中穿梭運輸宇航員的「赫耳墨斯號」飛船。目前還沒有該計劃的詳細情況，如果一切順利的話，深空運輸機的零件將於2027年送到「深空之門」空間站。

需要進行多次發射才能夠將各類零件全部送入天空，在空間站組裝完畢之後，深空運輸機將開始執行為期1-3年的火星任務。運輸機的居住艙很大，可供6名宇航員乘坐。

2033年，深空運輸機將執行第一次火星任務，在有人乘坐的情況下第一次飛越火星。屆時，人類將第一次如此近距離觀察火星，人類將第一次踏上火星，激動人心呀！將來的火星任務登陸之後，可以到SpaceX太空探索技術公司的豪華火星大酒店好好休息一下，然後相互道歉，數年的太空飛行時間實在太長了，無聊、寂寞、脾氣不好時說過的錯話、做過的錯事，還請多多原諒。

這些雖然要等到將來才會實現，但我已經忍不住浮想聯翩了。

無論如何，我們都會按照計劃一步一步走下去。但是，長期計劃也存在被取消的風險。「深空之門」空間站是否能夠按計劃實施、NASA是否會轉而支持私營公司的火星計劃，讓我們拭目以待吧。

來源：https://www.universetoday.com

譯者：朱川

責編：鍾狼將

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