NASA重返月球第一步:在最新預算中的月球軌道空間站真要來了?
月球軌道平台空間站計劃是美國宇航局提出的一項計劃,該計劃打算將把宇航員帶到月球運行月球空間站。自2017年以來,這一概念引發了大量的研究和政治討論,尤其是因為在特朗普政府執政期間,NASA宣稱的目標是在登上火星之前重返月球。
月球空間站的第一步
2012年,美國宇航局公開討論了在月球的遠端建立一個月球站的想法——最初被稱為深空棲息地。幾年後,也就是2014年和2015年,NASA開始考慮將「地月棲息地」作為人類在本世紀20年代執行時長更長的任務的一種方式。對於月球空間站,該機構設想的是一個小小的避難所,宇航員可以在那裡組裝望遠鏡、操作漫遊車和進行科學研究。
2015年3月,美國國家航空航天局(NASA)根據其Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP)計劃,向開發概念登月艙的公司授予了幾份合同。他們的目標是在獵戶座飛船(NASA正在開發的深空飛行器)上安裝模塊艙,使任務能夠持續約60天。該機構還在2015年10月發表的《火星之旅》報告中討論了地月棲息地。
最早提到月球空間站的是美國宇航局網站2017年3月發表的一篇文章,當時月球空間站被稱為「深空門戶」(Deep space Gateway)。正如NASA當時所描述的:「該機構……在最初的幾次任務中希望在月球軌道上建立一個宇航員專用的太空港,作為進入深空和月球表面的門戶。這個深空門戶將有一個動力模塊,一個可以延長宇航員時間的小棲息地,具備對接能力,一個氣閘,並且(將)由後勤模塊提供服務以供研究。」
該機構表示,這個月球空間站不僅對繞月飛行任務有用,而且還可以在總體上增加太空探索的廣度和深度。「月球附近的空間區域提供了一個真正的深空環境,這個環境可以為載人任務積累經驗,未來這些載人任務將深入太陽系;同時,登陸月球表面的機器人任務如果需要的話,可以在幾天內返回地球,而不是花費上幾周或幾個月。」
2017年7月,NASA發布了一份關於動力和推進元件的競爭性要求,該模塊艙預計將為月球空間站提供電力、化學和電力推進能力。因此,2017年11月共簽訂了5份研究合同。
同年9月,美國宇航局和俄羅斯宇航局簽署了一項聯合合作協議以共同合作探索月球和深空,其中包括使用該月球空間站。
2017年11月29日,在美國宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)舉行的全球探索路線圖社區研討會上,負責探索和太空運營的高級顧問凱西·勞里尼(Kathy Laurini)說:「『深空門戶』( Deep Space Gateway,18年更名為月球軌道平台空間站)是政府主導的一個探索概念活動。
到達太空是一個承諾,如果我們到達了太空,它也將會為商業實體提供機會」。來源:洛克希德·馬丁
一份於18年初發布的國際太空探索規劃文件新版本為人類前往月球和火星的任務提供了一份更新計劃,該計劃強調了美國宇航局提出的『深空門戶』計劃的作用。
ISECG任務版圖
在17年1月,美國國家航空航天局(NASA)和14個國際航天機構,計劃在當時國際空間探索協調小組(ISECG)正在起草的最新全球探索路線圖中公布它們的共同探索目標,這包括進行更多的近地軌道、地月衛星棲息地、月球任務以及最終的火星之旅。
在17年11月29日,在美國宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)舉行的全球探索路線圖社區研討會上,NASA探索和空間操作的高級顧問Kathy Laurini說,自從美國宇航局NASA把搭載獵戶座太空艙的重型太空發射系統(SLS)首次飛行定於2019年末的時候,我們就應該決定「我們要怎麼處理這些載具了,我們一直在與國際合作夥伴進行合作,以探討如何利用這些資源來進行共同太空探索。」
ISECG是一個志願組織(其成員共享非約束性的計劃和目標),該組織於2013年發布了其最新的全球探索路線圖。兼任ISECG主席的Laurini說,ISECG成員將利用新的路線圖向國內決策者和資助機構展示具體項目將可以如何為全球努力作出貢獻。
例如,NASA在為未來的SLS火箭和獵戶座任務尋求資金和認可時將會指出路線圖。不過,當時美國宇航局官員承認,該機構正在等待美國國家太空委員會(National Space Council)確認新的管理人員和方向。美國宇航局人類探索和行動任務理事會代理副局長馬克·蓋爾(Mark Geyer)表示,當特朗普政府和國會對該機構的預算進行權衡時,未來的探索計劃將會變得更加清晰。
美國宇航局也在為其「深空門戶」概念尋求美國國內和國際的支持。美國宇航局高級探索系統副主任約翰·圭迪(John Guidi)說:「我們認為這個軌道平台與你在月球表面做的任何事情都能發揮至關重要的協同作用。」例如,可重複使用的著陸器可以將宇航員送入「深空門戶」,「深空門戶」也可以作為近地小行星和火星探索的太空起點。「地月軌道是最佳位置。它離地球和月球很近,但是不在重力井中。」
在新的路線圖中,ISECG將強調在未來10到15年內繼續在近地軌道進行活動的共同承諾,航天機構可以在近地軌道進行微重力研究,並為未來的探測任務測試生命支持系統。不過,其中一些工作可能發生在新的公共或私人空間站上,而不是國際空間站。
國際空間站的合作夥伴已經同意在2024年之前繼續為空間站提供資金。到目前為止,NASA及其國際合作夥伴還能夠用備件維護老化的空間站。然而,美國宇航局國際空間站部副主任羅賓·蓋滕斯(Robyn Gatens)表示,包括太陽能電池板在內的舊組件將需要在本世紀20年代末之前更換。即使國際空間站的合作夥伴不承諾在2024年後繼續支持它,從空間站變為另一個平台的過渡過程也應該是漸進的,Gatens補充說。
新的路線圖列出了一個分三個階段的計劃。第1階段的起點是目前正在國際空間站上進行的研究和測試。在本世紀20年代的第2階段,國際機構將探索月球附近的地區。在此期間,美國宇航局將與合作夥伴合作建造載人前哨站「深空門戶」,其可居住空間不足國際空間站的10%,各機構將向月球表面發射機器人任務,並為人類月球探索做準備。到本世紀30年代的第3階段,各機構將向火星軌道發射探測任務。
Guidi說,根據2018年的預算預測,美國宇航局每年可以發射一次載人SLS/獵戶座飛船,每個獵戶座飛船在「深空門戶」停留大約40天。他說,預計2020年的四個SLS任務(後來因為SLS火箭難產而被推遲)可以組裝深空門戶的組件,包括它的動力和推進匯流排、居住艙、後勤艙和氣閘。
ISECG分享了路線圖草案,鼓勵企業、政府機構和學術組織提出意見。勞里尼說:「『深空門戶』( Deep Space Gateway)是政府主導的一個探索概念活動。到達太空是一個承諾,如果我們到達了太空,它也將會為商業實體提供機會。」
ISECG夥伴相信,這些商業機會在交付貨物到「深空門戶」、從月球表面中繼通信、再到向月球表面運送工具來支持政府調查揮發性有機化合物、以及運輸貨物到月球表面以支持宇航員活動等進程中包括扮演著關鍵角色。
月球空間站的硬體和任務設計仍處於早期開發階段,但到2018年年中,美國宇航局設想建造一個可容納四人的月球前哨站(由太空發射系統火箭SLS發射支持)。與國際空間站不同,這個前哨站並不總是有宇航員,而且有能力自動進行科學實驗。第一個模塊艙的主承包商應該會在今年宣布。
2018年8月,美國副總統邁克·彭斯宣布,宇航員最早可於2024年飛往月球空間站;然而,隨著設計和施工計劃的進行,這個日期可能會發生變化。
就在彭斯宣布這一決定的同一個月,美國宇航局局長吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)對記者表示,建造這個空間站的成本將不會接近上世紀60年代阿波羅(Apollo)載人航天任務的成本。NASA目前的預算約佔聯邦年度資金的0.5%,而上世紀60年代中期的預算曾高達4.5%。該機構計劃在不增加聯邦資金的情況下啟動月球空間站項目。
重返月球
2017年12月,美國總統唐納德·特朗普(Donald Trump)宣布了第一個太空政策指令,美國宇航局重返月球的任務在該機構的優先任務列表中被提升。特朗普指示該機構在試圖到達火星之前要專註於重返月球(到達火星曾是巴拉克·奧巴馬總統執政期間的主要目標)。
特朗普的聲明與新成立的國家太空委員會於此前的建議一致。該委員會自上世紀90年代初以來一直算不上活躍,於2017年6月重組。同年晚些時候,其成員得出結論,月球探索應該是NASA的首要目標。
2018年2月,美國宇航局提出2019年預算要求,要求將「深空門戶」更名為月球軌道空間站。該文件還建議,國際空間站應該在2024年結束運作,以為這個月球空間站騰出預算空間。
2018年2月27日至3月1日,美國宇航局在丹佛舉辦了「深空門戶」科學研討會,以幫助NASA制定這個月球綜合設施的科學計劃。同樣在2018年,NASA為大學生舉辦了革命性的航空航天系統概念-學術聯繫(RASC-AL)設計競賽,該競賽的重點是為這個月球空間站提出概念。
該機構還鼓勵發展國際「門戶」夥伴關係,特別是與目前的各個國際空間站夥伴(俄羅斯、歐洲、日本和加拿大),因為它定義了「門戶」的概念。


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