NASA發布「重返月球」設計方案

原標題：NASA發布「重返月球」設計方案

作者：李虹琳 來源：星際智匯

2018年9月24日，美國國家航空航天局（NASA）發布《國家太空探索活動報告》，規划了從近地軌道到月球到火星的載人探索路線圖。該報告包括以下五部分內容：面向月球、火星及以遠目的地；美國人在月球軌道和月球表面；我們為在太空中生活做好準備；火星及以遠目的地的機遇和發現展望；以及促進組織改革的舉措。

從地球到月球到火星

一、報告提出的背景

該報告是對《2017年NASA過渡授權法案》要求的回應。該法案要求NASA在2017年12月1日前向國會提交「載人探索路線圖」，為NASA載人航天飛行計劃制定「一套完整的探索、科學和其他目標」，包括發展地月空間能力，但沒有明確提到在月球表面的載人活動。該報告重點關注特朗普總統於2017年12月簽署的「1號航天政策指令」的內容，即要求NASA「重返月球並進行長期探索和利用，隨後開展載人探火和其他目的地探測活動」。

二、報告的主要內容

（一）提出國家太空探索活動的五個戰略目標

將「以政府投資為主導的近地軌道載人航天飛行活動」調整為「以私營為主的商業載人航天活動」；

領導並開展月球表面活動，提升執行地月空間以遠任務的能力；

通過一系列機器人任務促進對月球資源的科學發現和表徵；

實現美國航天員重返月球，並進行持續探索和利用活動；

在月球上驗證載人火星和其他目的地任務所需的能力。

（二）針對近地軌道、月球和火星的關鍵決策點和里程碑

1.近地軌道

2018年：完成近地軌道商業化研究，決定對商業近地軌道進行開發，確定國際空間站商業和私人宇航員使用政策。

2019年：通過競標挑選商業模塊和/或自由飛行空間站開發的資金/後勤支持；增加國際空間站使用和近地軌道開發興趣；消除監管障礙，研究新的融資模式，促進近地軌道商業活動的發展。

2022年：基於近地軌道商業活動發展狀況，在2025年聯邦終止對國際空間站直接投資的情況下，調整計劃，以確保繼續使用近地軌道空間平台。

2024後的決定：基於近地軌道商業載人航天活動發展情況，確定NASA和整個政府給予相應支持，以確保當前需求得到滿足，美國能夠保持在近地軌道的永久存在。

2.月球

月球軌道：

2018年：確定開發「門廊」、商業和國際合作夥伴關係，以及最終配置。

2019年：確定適當的「門廊」需求並確定軌道參數。

2020年：利用「航天發射系統」（SLS）/「獵戶座」（Orion）執行EM-1無人環月任務；開發「門廊」科學有效載荷；確定「門廊」剩餘要素的獲得方式(2021年前完成)；根據運載火箭發展情況，決定未來「門廊」的後勤補給任務。

2022年：6月執行EM-2載人環月任務；發射「門廊」第一個要素動力推進部件（PPE）到月球軌道。

2024年：根據乘員艙的開發和運營情況，確定是否需要進一步投資以增加從月球軌道返回地球的選項。

2024後的決定：基於載人重返月球計劃和2030年載人火星軌道任務架構的決策，確定在月球軌道上開發和放置推進劑庫的需求和可行性；評估並做出適當決策，以滿足「門廊」發展需求。

月球表面：

2018年：確定NASA最早從2019年開始採購商業月球有效載荷服務，實現月球表面端到端的有效載荷運送；確定聚焦於月球資源和其他科學發現的潛在任務，包括巡視和採樣返回能力。

2019年：決定載人級月球著陸器能力驗證任務的日期，決定開始載人月球表面架構和任務分析，以支持在2029年前將美國人送上月球表面。

2020年：開始載人重返月球表面所需的能力模擬、開發和/或購買其他要素(如乘員艙和上升飛行器、擴展「獵戶座」服務艙等)。

2021年：基於NASA商業月球有效載荷服務結果，計劃為第二個資源與科學巡視器任務採購商業發射服務，或者在NASA進行任務開發與運行。

2022年：基於2022年NASA月球資源與科學巡視器任務的結果，計劃加速原位資源利用（ISRU）系統的開發與合作，或者保持基礎研發工作。

2024年：基於之前的研發能力與成果，決定載人重返月球表面的日期、方法和任務目標。

2024後的決定：基於月球表面訪問成本、高功率電推進系統和原位資源利用（ISRU）的可行性、發布的探索與科學任務和技術投資，以及私營部門和國際夥伴訪問月球表面的需求，確定可持續美國載人重返月球表面的本質和相關基礎設施開發項目。

3.火星

2019年：確定火星機器人往返任務(火星採樣返回)的實施、架構和目標發射日期，確定火星前沿技術的研發投資組合，為載人長期深空運輸飛行器制定標準(正在進行中)。

2021年：基於「火星2020」、火星氧氣原位資源利用試驗（MOXIE）和火星直升機性能的結果，修改火星前沿技術的研發投資組合。

2024年：基於對火星前沿技術研發投資、「門廊」開發和運營、運載火箭和載人飛船開發和運營的結果，決定載人火星軌道任務的架構並開始開發相關係統。

2024後的決定：根據機器人往返任務、地月活動的結果，以及火星前沿技術研發投資組合的進展，確定實現載人登火所需的技術投資和時間線。

太空探索時間線

三、報告未明確的事項

該報告未提出如何實現五個戰略目標的新細節。報告雖然描述了地月空間「門廊」和一系列月球著陸器的開發，但未確定關於建設「門廊」和開發這些月球著陸器的諸多細節，也未提出如何開發這些著陸器的細節。報告指出，直到2019年NASA才會決定「適當的『門廊』需求」及其在地月空間的最終軌道。報告中未提及探索活動的成本，未對「門廊」、著陸器或計劃的其他元素提供成本評估；除最初計劃的火星採樣返回任務和在2030年代開始一系列載人登火任務外，並未對中間過程中的機器人或載人探火任務做出更加詳細的規劃。

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