海纳百川》月神与嫦娥 中美奔月势均力敌(赵尔东)
3月31日在北京航天飞行控制中心拍摄的天舟二号受控再入大气层任务模拟图像。/新华社
美国发展太空的预算来源应不止于美国太空总署NASA,NASA 2021全年预算约为250亿美元 (约为大陆华为公司2021年营收的25%),从发展太空的总体实力看,美国超过中国许多,中国虽在急起直追,仍需假以时日。
最近中、美都在准备载人登陆月球,但载人登陆月球并不需要用到发展太空总体实力的所有能力,从这一轮的美国月神Artemis与中国嫦娥看,中美两国的奔月实力,可谓势均力敌。
2021年中国航天发射总数达55次、美国51次、俄罗斯25次、欧盟6次。据新闻报导,今年2022中美两国的首发人造卫星或航天器的发射都不顺利,但瑕不掩瑜,之后的发射基本上都是越来越顺。
此外,2021年中国空间站还成功进行了20吨重的天和核心舱、天舟二号、三号两个货运飞船、神舟十二、十三两艘载人飞船的发射。中国在火星上的祝融号火星车与其在火星轨道上的天问一号已超过其设计寿命在轨运行557天以上。
中国于2004年正式开展 「嫦娥」 探月工程,分为 「无人月球探测」、「载人登月」、和「建立月球基地」 三个阶段,简称之为「绕、落、回」。嫦娥一号于2007年 由运载火箭长征三甲成功发射升空,于2009年受控撞月。
嫦娥二号是嫦娥一号的姐妹星,于2010年由长三甲火箭成功发射,主要是为月球探测第二期工程积累工程经验。嫦娥二号搭载了7台有效载荷,获取了更多的科学探测资料。
嫦娥三号于2013年由运载火箭长征三号乙加强型成功发射升空登月,实现了中国探测器首次在地外天体的软着陆和巡视探测,成为继苏俄、美国之后第三个在月球软着陆的国家。嫦娥三号实现了从距离月球15公里高度安全下降至月球表面,比苏俄和美国的软着陆的技术更为先进。嫦娥三号为 四号的飞行开路。
嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,于2018年由运载火箭长征三号乙发射并成功在月球背着陆, 以此中国于2019年1月11日成为人类有史以来首个并且迄今仍是唯一登陆月球背面的国家。 嫦娥四号及其月球车玉兔2号 开展了月表地形地貌与地质、月球内部结构、及太阳系内已知最大的陨石坑的探测。嫦娥四号 及其月球车玉兔2号的通信讯号,通过已在L2 点上恭候的中国「鹊桥」中继星与地球管控保持几近真时(Real time)的视频与高速数据的宽带通信,中国是世界目前唯一能与月背进行通信的国家。嫦娥四号还做了若干人类首次从电磁环境安静的月背的天文观测。
嫦娥五号 是中国探月工程 「绕落回」 三步走中的收官之作,于2020年底由运载火箭长征五号遥五成功发射,其后从月球采集两公斤的月球土壤并成功送返回中国。其关键技术是把采集的月壤等样本送到着陆器的上升器,从月面起飞到绕月球轨道上,再通过交会对接,转移到返回器。中国已有近地轨道交会对接技术 (2011年神舟八号载人飞船与天宫一号交会对接),但在38万公里外的月球轨道上进行交会对接并返回地球,想是人类航太史上的第一次。
带月壤的返回器从38万公里远的月球返回地球时,其速度接近每秒11公里的第二宇宙速度 (一般航天器返回多为每秒8公里的第一宇宙速度)。为避免被大气层高温烧毁,返回舱用了 「跳跃式」 返回 (Reentry)技术,有如打水漂一样,让返回器高速进入大气层再跳出大气层,然后再以较为安全的第一宇宙速度进入大气层,确保了返回舱与月壤都安全降落。
目前尚未看到嫦娥六号、嫦娥七号 和 嫦娥八号三项的硬性规定任务与发射时间(有说嫦娥七号到月球南极探测,嫦娥六号往月球采样返回,嫦娥八号 去搭建月球科研站等),可是计划或赶不上变化,如今嫦娥奔月已提上日程,这六、七、八 号三个探测器的任务,想会重新编排。
中国计划在月球上设立科研基地,与中国空间站的建设珠联壁合,将会有太空人员长期驻留从事各种地球环境达不到的科研活动,并开放国际合作,例如中国已与德国有合作,并已与俄国达成在2030年以后在月球共建共营协议。
美国自1969年成为人类首次也是迄今唯一登陆过月球国家以来,现在的「月神 Artemis」奔月,有如穆桂英的第二次挂帅,与第一次已相隔好几十年了,自太空梭于2022年停飞之后,到最近美国SpaceX发射卫星成功之前,美国来往空闲站与一些卫星的发射,大都外包给俄国。
前届政府要求NASA在2024年载人登陆月球,经这一届政府的调整,美国「月神 Artemis」要在2028年之前载人登陆月球,想这与「嫦娥」的时间大致相当。
新上任的NASA署长声称中美太空竞争已然开始,「月神 Artemis」奔月采用了全新技术的SLS的运载火箭,是个大力丸,其推力媲美1969年人类首次载人登陆月球的Saturn V 运载火箭,SLS有430万公斤的推力,能把50吨重级的酬载送到月球,日前已成功通过了试射,中国的大力丸长征五号运载火箭也已经把50吨重级的酬载送到月球,但作为载人运载火箭,据报导目前尚在研制试飞阶段,想到预计发射时,亮剑将不是问题。
SLS搭载的「月神 Artemis」 将包括一个多功能载人舱和撘配的重要物资、设备器材、科学实验等的货柜舱。与「嫦娥」一样,都会有不同版本用来另外支援空间站与深空探测。
台湾有不少科技是世界一流的,想台商要在美国SLS与「月神 Artemis」工程业务中分一杯羹,恐非易事,但台商在大陆的业务能享国民待遇,争取「长征五号」与「嫦娥」工程业务,说不定是水到渠成的。(作者为航太工程师)
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