「重返月球」，世界在路上
新模板還沒好，設計屍在正在補腦...
2017年12月11日，美國總統特朗普簽署了「國家太空委員」的1號指令，指令的核心內容是宣告美國將會重返月球，並為未來的載人登陸火星做好技術準備。這一指令似乎標誌著探月熱潮的重新來襲。然而近日又傳來新聞，NASA證實將砍掉「資源勘探者」月球探測任務，這是否又是在「自打臉」？
本周，小編針對近年來圍繞月球探測的相關情況與大家進行分享。
1 美國的「重返月球」之路
「川普大帝」在美國總統競選期間曾經許下若干競選承諾，其中一項就是當上總統後要使美國「重返月球」（套個口號就是MAMA，Make America back on Moon Again）。作為美國歷史上可能最重視面子的總統，特朗普自然是要兌現這一承諾的。在白宮的一場簡短儀式上，特朗普簽署了其就任後的首項航天政策指令。
特朗普宣布美國「重返月球」
他在儀式上表示，「這次我們將不僅僅是插上國旗和留下腳印，我們將為最終前往火星以及或許有朝一日飛往很多更遠的星球奠定基礎。」而選擇12月11日簽下指令想必也是經過深思熟慮的，在45年前的1972年12月11日，阿波羅17號飛船成功在月球表面著陸，這是美國宇航員目前為止最後一次登上月球。阿波羅17號任務的兩位宇航員之一施密特，也就是迄今為止最後一位登上過月球的人類，也出席了指令簽發儀式（阿波羅17號飛船上另外一位登上了月球的宇航員尤金·塞爾南已經於2017年1月16日去世）。
不過，特朗普並不是第一個在阿波羅計劃後準備重啟登月計劃的總統了。1989年，老布希成為美國第41任總統。在1989年7月20日，人類登月20周年紀念日上，老布希宣布了自己任期內的太空計劃——「自由號」空間站、2019年月球永久性基地、以及載人火星探測。由於預算在5000億美元以上，這個野心勃勃的太空計劃並未真正執行，唯一變為現實的是由「自由號」空間站發展而來的國際空間站ISS。
2005年，美國總統小布希在連任成功後，推出了與他父親同樣雄偉的計劃：2020年重返月球，為載人探測火星和火星以遠做準備；要求NASA完成國際空間站建設，並在2010年前退役太空梭。為此，NASA啟動了「星座計劃」：包括獵戶座號載人飛船、牽牛星號月球著陸器、可復用的戰神I號客運火箭和戰神V號貨運火箭。當時美國航空航天局評估認為，整個「星座計劃」要耗資高達2300億美元。在奧巴馬總統任期內，美國政府還專門給美國宇航局NASA撥付了60億美元的專項資金，用於相關技術的研發，但隨後因為種種原因，還是不得不在2010年取消了進度滯後和經費超支的「星座計劃」。
獵戶座飛船示意圖
「星座計劃」全家福
慘遭取消的星座計劃還是為未來的載人登月留下了很多技術成果，比如獵戶座載人飛船。2014年12月5日，獵戶座飛船在佛羅里達肯尼迪航天中心由聯合發射聯盟（ULA）的德爾塔-4重型運載火箭成功發射升空。大約3小時後飛至距地球約5800千米的最高點，然後以32000km/h的高速重新進入地球大氣層。發射4個半小時後，獵戶座飛船平穩落入美國加利福尼亞州海岸以西的太平洋海域，標誌著獵戶座飛船執行首次無人試飛任務取得成功。
德爾塔-4重型火箭
「星座計劃」取消後，奧巴馬政府提出了新的載人探索構想。2010年10月，奧巴馬簽署新的航天計劃法案，提出SLS的研製要求，要求NASA將現有太空梭和「星座計劃」投資有效用於建造一種用於深空任務的新型重型運載火箭和多目標乘員飛行器。授權法案要求運載火箭的初始運載能力為70～100噸，能夠在2016年年底前投入使用。同時還要求這種火箭能夠發展成發射至少130噸火星任務的運載器。在經過之後幾年的發展後，隨著特朗普的上台，SLS重型運載火箭的首飛也即將到來。按照NASA目前的計劃，SLS火箭搭載不載人的獵戶座飛船的首飛將在2019年執行（雖然近來消息顯示可能推遲至2020年，但NASA在今年4月26日的新聞發布會上表示仍會按照2019年的時間表努力），而獵戶座飛船的載人飛行試驗可能在2021年執行。截至2018 財年末，NASA對SLS、獵戶座飛船和地面系統的投入將達到230億美元。可以肯定的是，只要不出現重大變數，未來幾年SLS將是NASA一系列載人登月甚至探火計劃的主力軍。
SLS的各個基準構型
除此之外，近年來迅速崛起的SpaceX公司也為美國載人登月提供了一種選擇。在2018年的第二季度，SpaceX公司就將使用法爾肯9火箭進行載人龍飛船的不載人示範飛行，而第三季度將進行第一次載人示範飛行，將兩名美國宇航員送上國際空間站。加上已經在2018年初成功試飛的法爾肯重型火箭，藉助SpaceX公司的技術能力登月也不失為未來的一種選擇方向。
廠房內的法爾肯重型火箭
法爾肯重型火箭首飛
SpaceX公司的龍飛船
隨著火箭和飛船兩個登月最重要的組成部分的研製陸續走向尾聲，即將迎來收穫的時刻，可以說，特朗普提出的重返月球在純技術角度已經沒有什麼大問題了。剩下的主戰場，可能是在生產廠房和發射場之外的地方。
2 美國「重返月球」是否能成為現實？
2.1 政策延續性問題
要想登月，除了裝備還需要的是美國政府在政策方向的引導。
在特朗普簽署「重返月球」的命令之前，2017年6月30日，特朗普簽署了行政命令，宣布重新設立國家航天委員會，由美國副總統彭斯擔任主席，並包括內閣各機構和NASA的代表。隨後彭斯在7月6日視察肯尼迪航天中心時表示，美國航天計劃將工作重點重新放到載人航天上，包括月球和火星任務，重新設立的國家航天委員會將幫美國重新建立最近1/4個世紀以來一直欠缺的航天領先地位。10月5日，彭斯在美國國家空間委員會的首次會議上發表演講，正式宣布美國將重啟登月計劃。2018年3月23日，白宮發表聲明稱，特朗普政府已制定《國家航天戰略》，這是美國歷史上首份「航天戰略」，這份戰略秉承了特朗普政府的「美國優先」理念，闡述了如何保護美國在太空的利益，包括修訂軍事航天方略、改革商業航天監管等舉措。可以看出，特朗普政府在美國航天發展方向和開展載人登月等方面有著明確的計劃和發展目標，在特朗普至少4年的任期內，美國政府和NASA肯定會持續推進載人登月計劃的前進。
彭斯視察肯尼迪航天中心
然而一個比較有意思的現象是，在尼克松總統之後，重返月球是從老布希以來歷屆共和黨總統都要強調的，只不過完成時間一拖再拖，從2019年的永久月球基地，到2020年重返月球，到2017年月球相關計劃再次啟動。而民主黨的總統（柯林頓，奧巴馬）在任期內都會對美國航天政策進行一定調整，在客觀上對「重返月球」的時間表產生了一定的干擾。由於特朗普上台後民調的不斷走低，白宮內外「通俄門」等新聞不斷，能否成功連任現在看來還是個問號。如果2020年新的總統上台，是否會對目前的載人登月計劃產生新的影響，將是一個值得關注的話題。
「重返月球」在各任總統間的過山車
（引自《衛星與網路》）
2.2 經費問題
據今年4月27日的新聞，NASA證實取消了「資源勘探者」（Resource Prospector）任務，資源勘探者也是目前唯一在研的機器人登月任務，根據計劃，它將登陸月球極點附近，勘探並採挖其他宇宙飛船已經發現的地下冰。這一新聞表面上看似乎與「重返月球」戰略相衝突，但其實背後反映的是在特朗普政府對於NASA經費使用方向指導思想的調整。根據美國MIT科技評論分析，特朗普政府目前正是在削減NASA其他方面的投入，全力主攻登月計劃。此前，特朗普政府已經提出削減甚至砍掉多項科學探索項目，甚至包括備受全球天文工作者期待的旗艦級天體物理學任務，即「寬視場紅外巡天望遠鏡」（WFIRST）。雖然是否真的砍掉這些項目仍在博弈中，但將重心從短時間內沒有明確收益的科學探索轉移到備受廣大美國選民關注、鞏固美國世界霸主形象的載人登月上，這很符合商人出身的特朗普的戰略思想。由於資源勘探者任務最初由支持載人深空探索的項目提供資金，被砍掉也是不奇怪的了，而資源勘探者的部分儀器會在商業在新設的「商業月球有效載荷服務」（CLPS）計划下改由未來的商業月球著陸器攜帶，總之就是少花NASA的錢。
任何航天計劃的發展沒有錢那是萬萬不能的。根據《衛星與網路》公眾號的相關分析文章，當年的阿波羅計劃預算佔NASA預算比例的最高峰是1967年，這一年比例高達70%，其次是1966年的66%；1966年和1967年，美國航天預算占聯邦預算的比例也達到峰值，分別是4.41%和3.45%，土星五號火箭是在1967年11月9日才首次發射的，至於1969年開始載人登月飛行後，尤其是各進行了兩次載人登月任務的1971年和1972年，阿波羅計劃佔NASA預算的比例卻分別只有36%和24%。簡單地說，阿波羅計劃的資金壓力主要來自研製階段，實際登月飛行階段開銷相對來說不大。阿波羅計劃研製過程中花錢的大頭是土星五號火箭（64億）、阿波羅飛船（37億）、登月艙（22億）、土星一號（13億），阿波羅任務支持花了10億美元，至於導航制導只花了5.8億美元。
NASA 2017年預算表
NASA 2017財年載人航天探索部分預算為84.13億美元，佔了NASA全部195.6億美元年度預算的42.8%；2018財年則是86.7億美元，佔190.9億總預算的45.4%。目前美國載人航天預算主要用於SLS火箭和獵戶座飛船的研製，以及維持國際空間站的運營。雖然相比阿波羅登月計劃時期，現在美國航天預算占聯邦政府預算比例（2017財年）比例只有0.47%，但考慮到SLS和獵戶座飛船的研製工作已經進入尾聲，到國際空間站退役後，連空間站運營預算都能騰出來用於支持載人登月，經費應該是足夠的。
NASA 2019財年預算案的一份草案要求「在2025年停止聯邦政府對國際空間站的直接支持」，預算重點將更加重點支持開展地月空間載人任務，這一調整應該是落實特朗普1號航天指令的直接結果。2019年財年的最終預算在2018年2月12日公布，總預算接近199億美元，比2017財年增長1.3%，其中105億美元計劃用於新的探索項目，目的是讓人類重返月球，並繼續前往火星和其他目標展開人類任務。NASA在預算報告中還公布了美國探月及深空探索最新計劃，宣布美國定於2023年將宇航員送入月球軌道，以保證美國在地月空間的領先地位。報告中將載人太空探索視為優先任務，提出要靠「地月戰略」確保美國在奔月、繞月以及登月三個方面保持領先。
此外，特朗普在3月23日簽署的美國預算支出法案中，NASA獲得了比之前申請的190億美元更多的資金，最終金額達到了約207億美元，其中包括額外的3.5億美元用於建造可為SLS所用的新發射台。通過NASA的預算案，可以判斷出美國登月的決心到底有多大。
NASA 2018年、2019年預算案對比
NASA2018年預算申請額與美國兩院實際批准額對比
如果以SpaceX公司為代表的商業航天能順利殺入載人航天市場，整個載人登月計劃的總成本在競爭中也存在進一步下降的可能性。這就取決於法爾肯重型火箭和龍載人飛船的後續表現了。
從土星五號、太空梭、戰神系列（已取消）到SLS
3除了美國，還有誰？
在美國重新瞄準月球的同時，世界上各國也有自己的探月甚至載人登月計劃。除了我國的嫦娥系列任務外，日本、俄羅斯、印度等國都有討論過相關議題，其中由美國提出、多國合作的「深空門戶」計劃（現已改名為「月球軌道平台門戶」，下文仍按「深空門戶」的舊名介紹）可以說是多國未來探月計劃的中心。
3.1 「深空門戶」（Deep Space Gateway）計劃
據日本媒體的報道，在2017年6月，美國提出與俄羅斯、歐洲和日本共同打造「深空門戶」（Deep Space Gateway）的火星探測構想，即在月球軌道建造一個太空前哨基地，作為向地球運送地外樣本的中途停靠點，之後每年派遣4名宇航員在該中轉基地停留15至90天。該中途點也可以用於後續的登月活動。「深空門戶」的早期建設將使用SLS和獵戶座飛船完成，任務代號為EM-2至EM-8。目前日本、俄羅斯、歐空局、加拿大等國家和組織已經明確表示了興趣，但現在項目還處於早期規劃階段。根據NASA在2019年預算案中的估計，其中的 5.04 億美金將會用於「深空門戶」的開發。
「深空門戶」可能將定位在地月L2點附近的暈軌道（halo orbit）上。地月L2點處於地球和月球連線的延長線上，距離月球65 000 km。由於處於該點的航天器還要受到太陽引力的干擾，實際運行軌跡非常複雜，形成了圍繞地月L2 點的暈軌道。
規劃中的「深空門戶」將至少包括如下四個模塊：
（1）能源和動力單元（PPE）：總重量大約為8~9噸，通過太陽能電池板產生約40kW的電力，為整個空間站離子軌道推進器提供能量，預計在2022年執行的EM-2任務中進行部署；
（2）環月生活艙：為空間站上的航天員長期生存提供環境，預計在EM-3任務中進行部署。此前NASA已經選擇了包括波音、洛克希德馬丁、軌道ATK等多家公司開展空間生活艙的研究，其中最受矚目的是比格羅公司（Bigelow Aerospace），其充氣可擴展艙段於2016年送至國際空間站，目前仍接駁在國際空間站上進行各項測試；
（3）後勤艙：為空間站提供試驗和後勤空間，其中的機械臂將由加拿大太空局負責完成，預計在EM-4任務中進行部署；
（4）氣密艙：用於出艙活動及未來深空運輸停靠，預計在EM-5任務中進行部署。
「深空門戶」一期和未來的二期、三期規劃示意圖
3.2 日本
日本在2017年6月份提出了2030年前將宇航員送上月球的計劃。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）首次表明，將把該國宇航員送往比國際空間站更遠的地方。JAXA 將參加「深空門戶」計劃，並利用將於 2019 年發射的無人小型月球探測器「SLIM」的相關技術，開發載人著陸器。據稱，NASA 要求日本建設作為基地重要組成部分的居住區。JAXA還將於2022年發射無人勘測機，探測月球資源。
據悉，在2018年由日本主辦的國際宇宙探測論壇上，各國將就圍繞「深空門戶」的相關開發計划進行深入討論。最大的困難還是出現在經費上，該計劃可能需要超過10萬億日元（約6000億人民幣）的龐大費用，日本國內對於是否需要投入如此多的經費用於登月仍存在爭論。目前會議已經結束，但由於相關議題屬於閉門會議，目前相關討論結果的細節仍不明確，需要後續持續觀察。
JAXA計劃中的多國合作載人登月計劃
3.3 俄羅斯
早在2012年，俄羅斯就提出2027年前後在月球上建立常駐考察基地，將著眼於建設高技術月球基地，該基地將是俄羅斯航天員、實驗室、探測器發射與著陸點，甚至是天文觀測台的集成。2015年4月16日,俄羅斯聯邦航天局局長伊戈爾·卡瑪洛夫公開表示，俄羅斯計劃在2028-2029年執行無人月球飛行任務，將在2029-2030年實現載人登月。這是俄羅斯官方首次明確載人登月時間。俄羅斯的登月計劃時間表為：在2021年啟用新的載人飛船並在地球軌道進行無人飛行測試，新飛船採用複合材料用於登月計劃；此後，計劃在2023年向國際空間站發送新的飛船與空間站實現對接，並在2025年實現飛船至月球的自主飛行，優化載人技術；2027年，第一批俄宇航員抵達月球軌道，進行深空探險；2029年完成載人登陸月球。
俄羅斯新型載人飛船「聯邦號」
2016年，俄羅斯又宣布了新的探月計劃，載人登月時間將推遲至2031年。在2027年，俄羅斯將把起飛和著陸模塊發射至月球軌道，2031年俄宇航員將會登陸月球表面，然後將在月球表面建設12人居住的永久性人類基地。然而就在同年年底，由於俄羅斯經濟形勢的惡化，俄航天計劃的經費削減30%，載人登月計劃繼續推遲至2035年。
2017年11月，最新報道的俄羅斯探月計劃已經變成了四個階段：2017年至2030年，發射Luna Glob等多枚月球探測器，提供月球基地選址，研製聯邦號載人飛船、重型運載火箭等載人運輸系統；2031-2040年，開展月球基地部署準備工作，研製載人月球車等其他系統，完成首次載人月球飛行；2041-2050年，建造月球基地並開展相關科學研究；2050年後，實現月球基地自給自足，使用月球資源開展進一步深空探測。
由於俄烏衝突等事件的影響，俄羅斯近年來經濟形勢不斷惡化，航天計劃受到很大的衝擊，俄羅斯每次公布的探月計劃都會出現較大的變動，以自己的力量實現登月已經越來越不現實，俄已開始向多方尋求國際合作。2017年4月，俄羅斯斯拉沃契金科研生產聯合體的總經理表示，歐空局ESA將加入俄羅斯的探月計劃，將為俄2019年發射到月球的探測器提供高解析度相機，並參與俄第三個月球探測器的精準著陸系統的研發和製造。
2017年11月，俄羅斯表示將加入NASA領導的「深空門戶」項目，NASA已經同意俄羅斯聯邦航天署使用這個月球前哨基地作為登陸月球的平台。俄羅斯的質子號-M火箭和安加拉-A5/M火箭將參與平台建設。早在2016年5月，俄羅斯能源火箭航天公司曾公布了一種用於在空間站和月球間運送貨物和人員的一種新型可重複使用飛船「猛衝號」的方案，費用將只有新型載人飛船聯邦號的1/3，將長期駐紮在國際空間站或後續的空間站上，用於把由聯盟號飛船送到站上的貨物和人員轉運到一座「國際月球軌道平台」上。現在看來，這個國際月球軌道平台指的可能就是「深空門戶」，雙方關於月球軌道基地合作的討論可能遠在日本媒體所稱的2017年6月之前。
2014年12月，安加拉-A5/M試飛
3.4 印度
早在2008年，印度空間研究組織ISRO曾經發射了「月船1號」探測器進行繞月探測，然而探測器在2009年8月與地面失聯，隨後印度的探月計劃一度進入了沉寂。2017年12月，ISRO宣布將把印度第一輛月球車送上月球表面，在2018年3月份實現登陸月球。即將發射的月船2號肩負著更多的科學目的，而且有希望獲得更加精準的月球表面景象。這次發射將包含無人飛船和車輛：一艘將在月球表面上空盤旋的軌道飛船，一輛月球車和一艘負責把月球車安全送到月球表面的著陸飛船。據ISRO稱，月球車實現軟著陸之後將開始探索月球的地殼和地幔，軌道飛行器將同時創建一張精準的月球表面三維地圖。這次軟著陸也是印度的首次嘗試。
印度「月船2號」示意圖（ISRO缺美工啊）
據《自然》雜誌報道，印度ISRO將依靠精打細算的930萬美元完成這個野心勃勃的項目，這就會讓這個非常有希望成功的印度月球項目變得「令人欽佩」。
可能也是清楚自身力量有限，印度也在積極需求國際合作。2017年12月，日本JAXA宣布，已與印度ISRO就合作力爭本世紀二十年代上半期探測月球極區一事達成協議。據悉，印度方面將開發月球著陸器，JAXA方面將開發探測車、觀測儀器、著陸器的雷達等。由於JAXA的月球探測計劃已經歸在了「深空門戶」相關計劃中，印度與日本的合作可能也是在尋求加入圍繞「深空門戶」的各項深空探測計劃中。如果的確如此，那麼「月船2號」意味著印度已經在積極開展相關開發工作。
3.5 韓國
此前較少傳出探月相關消息的韓國也有動態。依然是在2017年12月，韓國航空航天研究院宣布，將藉助 SpaceX公司的法爾肯9火箭，發射實驗用月球軌道船。
據報道，韓國實驗用月球軌道船重達550公斤級，搭載有高清相機和月球伽馬射線光譜儀等韓國自主開發的5個搭載設備和美國NASA開發的影子相機等。實驗用月球軌道船將在發射後利用自帶推進系統進入月球軌道。此後將在月球極軌道上運行，將拍攝的高清影像資料傳送給地球。NASA將為月球軌道船運轉提供必需的通訊和導航技術支持。韓國航天院相關人士表示，「實驗用月球軌道船今年9月已經完成系統設計預備探討，正在進行具體設計」，「成功通過電氣工程試驗、結構模式檢驗、飛行模式總組裝和試驗過程之後，將於2020年按計划進行發射」。
韓國實驗用月球軌道船
3.6 歐洲
作為世界航天的「一極」，在2003年發射SMART-1成功實現繞月探測後，歐空局ESA近年來在探月計劃方面相對較不活躍，最近一兩年僅僅傳出過與俄羅斯和中國合作開展月球探測和月面基地建設的新聞。不過 「深空門戶」計劃的發展也少不了歐空局的參與，前期「深空門戶」的規劃中也有由歐空局承擔部分艙段研發的計劃，歐空局將會投入多大精力和財力值得繼續關注。
4 當然，還有中國
特朗普的「重返月球」指令標誌著美國這個世界頭號航天強國將對月球展開新的一輪探索，世界各國在2017年紛紛推出了一系列的探月計劃，沉寂了一段時間的月球表面又將重新熱鬧起來。當然，探月之路少不了中國。
2013年，我國的嫦娥三號探測器攜帶玉兔號月球車登陸月球，是近年來世界最後一個登陸月球的探測器。2018年，中國將再次踏上探月之旅，年底嫦娥四號探測器將登陸月球背面，開展月表地形地貌與地質構造、礦物組成和化學成分、地月空間與月表環境等探測，5月份嫦娥四號中繼星「鵲橋」就將首先由長征四號丙火箭發射踏上飛往地月拉格朗日L2點的征程。根據我國探月中心相關負責人的介紹，承擔我國首次月球表面採樣返回任務的嫦娥五號最快也將於2018年發射，嫦娥五號任務結束後，還將對月球極區進行3次探測任務，其中一次實施登月任務。未來的重型火箭則將為載人登月提供支持。
探月及載人登月工程浩大，具有高投入、高風險、長周期等特點。從目前的國際潮流來看，各國紛紛開始選擇國際合作的道路，實現優勢互補、資源整合，合理分擔經費投入並加快工程實施進度。在可行的範圍內推動與歐洲、俄羅斯等國家實施聯合探月，也許是中國未來探月及載人登月工程的開展可以考慮的一個方向。
5 總結
從美蘇爭霸時期的太空競賽開始，探月及載人登月始終是一項燒錢的工程。沉寂多年後，新一任美國總統特朗普重新喊出了「重返月球」的口號。美國即將試飛的SLS和獵戶座飛船已經從技術層面消除了登月的障礙，現在更需要的是政策和經費的支持，而特朗普政府的一系列太空政策將會支持美國的航天工業機器向著載人登月的目標持續前進。世界各國也在這個時候積極開展著各自的探月計劃，而互相合作成為了新的發展潮流。在保持獨立自主的發展路線的前提下，我國也應當積極需求可能的國際合作路線，在這一波新的探月熱潮中走出自己獨有的道路。
主要參考資料：
MIT科技評論：「一群傻瓜」制定的美最新太空預算案？美政府近200億砸向NASA
衛星與網路：誰說錢不夠？特朗普「重返月球」只差臨門一腳
小火箭：小火箭聊聊剛剛宣布的人類重返月球計劃
觀察者網：美國總統都有個「月球夢」，特朗普的能實現嗎
十一室
星空拾漪
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