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“好奇”号火星车示意图。

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  在2010年,美国总统奥巴马对于新太空探索计划的阐述是:截至2025年,希望能制造出新型航天器,承担深层次太空探索任务——即月球以外的太空;而截至本世纪30年代中期,希望能将人类送上火星运行轨道后再安全返回地球;之后,实现人类登陆火星的伟大梦想。为支撑这项新太空计划,当时决定将向美国航空航天局(NASA)注入60亿美元的资金。

  放弃月球剑指火星,奥巴马的太空计划承受了褒贬不一的评价。但NASA的技术研发倾向的转变是显而易见的,在他们着手的新一轮太空计划中可见一斑。甚至包括一些私营太空企业,话里话外都要将目标绕到火星那去。

  技术是远征的行囊。且不管火星准备好了没,我们想先问问,咱们的行李准备的怎么样了?

  着陆火星不容易

  航天器的发射与着陆是最关键的。对于前往火星的人们来说,尽管中间路程遥遥,但与发射、着陆这两大时刻比起来,身在旅途中绝对还是令人愉快的。发射环节尚可以说在人类的眼皮底下进行,而要登陆那颗红色星球,就需要比现今所掌握的最先进技术还得提高那么一点点。

  今年7月23日,NASA位于弗吉尼亚州的瓦勒普斯岛飞行中心,升空了一枚探空火箭,其携带着一种名为“返回式充气载具-3”(IRVE-3)的设备。20分钟后它落入北卡罗来纳州附近的大西洋中,随后美国宣布IRVE-3项目试验“非常成功”。

  这是美国在飞船领域的一项最新技术。确切来说,IRVE-3是一个大型充气热盾。当飞船进入大气时,外壳层充满氮气,这种气体有助于飞船向行星表面高速前进时逐渐放缓速度,保护船体不受损坏。

  IRVE-3呈锥形体,外表覆盖着由多层耐热材料构成的隔热板。在此次试验中,IRVE-3以每小时7600英里(约合每小时12160公里)的高超音速飞出了地球大气层,飞行持续约6分钟后,这个308千克的可充气式隔热板与运载装置头锥分离,随后IRVE-3的减速伞开始被填充氮气,直至变成一朵直径约3米的蘑菇状飞行物,再穿越地球大气层垂直落下。

  该设备研发之初,为的是探测火星上的高海拔地貌,或者作为国际空间站与地面的“联络者”,往回运些垃圾、货物之类的。不过,据项目小组成员斯蒂芬·休斯说:“此项技术能够被扩大用于日后的任务。”

  这或许表示,NASA并不舍得只用它来运垃圾。从名字可以看出,IRVE-3已经是“可充气式再入大气层系列”的第三代产品了。它也是该系列中载荷最大的——可以达到之前航天器载荷的数倍之多,而这可能是最关键的一点,因为从日前“好奇”号的火星登陆过程让NASA如此揪心就可看出,太重的“身体”绝对是登陆中的一大问题——只能做软着陆。而此前相关技术的成功率并不太高。

  现在,IRVE-3微调后动作愈发精准,初期结果已经很好的证明了飞船在以超高音速进入行星大气层向地面猛冲时,该设备既能保护飞船自己也不会损毁。其机载仪器提供的数据,对热盾的研发以及未来飞船着陆中的关键性技术,皆具重要意义。

  用小行星试水

  不到人类真正登上火星那一刻,永远不会知道将面临什么问题。不过在此之前,我们可以找些相对容易的角色来试运行一下。

  小行星可以吗?不但可以,用小行星来模拟还将对人类防御小行星来袭大有裨益。打算一石三鸟的科学家甚至提出,小行星可能是非常有前途的太空基地建材来源地,大可以发挥它的产业潜力。因为初步迹象表明,在地球附近的小行星中,埋有价值数万亿美元的矿石和金属,而且它们离我们真的不太远。

  据报道,美国航空航天制造商洛克希德·马丁公司,老早以前就完成了“奥赖恩”(又名猎户座)飞船在载人登陆小行星方面的可行性研究。“奥赖恩”飞船原本是为重返月球的目标进行设计的,但在新计划从月球移到火星后,许多项目被搁置了,“奥赖恩”名义上被当作国际空间站的救生船继续研制。

  于是洛·马公司便着手开始改造“奥赖恩”飞船,并制定计划派遣两名宇航员乘坐其登陆小行星。公司负责人称,“奥赖恩”飞船已经具备登陆小行星所需的绝大多数要求。

  在2012年6月,NASA也公布了一个在佛罗里达沿岸水下打造的“宝瓶座水下实验室”。一队由宇航员和科学家组成的成员在此开展为期12天的水下训练,主要模拟未来登陆小行星的场景。而去年10月,已有美国、日本和加拿大3名宇航员在佛罗里达开展训练,探索如何在小行星表面抛锚、移动和搜集数据等。NASA近期的水下实验,则主要集中于模拟处理登陆小行星时的通信延迟和通信障碍、推算出登陆团队的最佳人员规模,以及如何在小行星上固定等等。

  尽管已有了几个候选目标,但NASA目前还没最终决定登陆哪颗小行星,且他们不排除在一次飞行中登陆多颗小行星的可能。

  更快、更省、更安全

  航天飞机之后,NASA似乎彻底放弃了那些带翼的家伙,目前他们需要航天器非常安全、不像航天飞机那么狂烧钱,更重要是,能做到航天飞机做不到的项目:脱离近地轨道,向深空(或者说是火星)出发。

  2011年,NASA揭开了其研制的最新型宇宙飞船MPCV——多用途载人飞船的神秘面纱。它拥有能够承载4名宇航员并在6个月内飞抵火星的飞船设计,其将成为未来美国宇航员进入深层次外太空的全新运输系统。

  MPCV是在“奥赖恩”航天器的基础上推出的“2.0版”,基本尺寸、质量、性能上与“奥赖恩”一脉相承,但在前辈的基础上做出了很多方面的改进。

  想当年与“奥赖恩”肩并肩的其他“星座计划”组成部分,几乎已全部叫停。所幸的是,“奥赖恩”航天器凭借这无可比拟且已趋成熟的载人技术,得到了块“免死金牌”,并能在不久之前重新激活它的职业生命。尽管主打的就是载人舱设计,但如果要拿它搭载人类开启一项长达数千万公里的火星之旅,这个幸运儿恐怕还差一点劲儿,于是,最新型的多用途载人飞船才被推出。

  MPCV的设计不拘泥于前人,开始在成员安全性方面颇多着墨,并结合目前钱包吃紧的状况,负载能力和容积上努力节约成本——旧版“奥赖恩”可承载6人,但新版的MPCV减少到4人,居住空间统共约有9立方米左右,也只能携带较小的项目上天。

  飞船制造商仍然是洛克希德·马丁公司。研究人员很低调:我们先争取在5年内将它发射到地球轨道吧。但从技术的进展和投资的血本来看,没人相信美国政府及NASA的专家们大费周章把它鼓捣出来,仅仅是用来运货。人们普遍推测,MPCV飞船可能才是染指火星的那款最终利器。

  NASA官方网站总编辑塔里克·马利克的话似乎也印证了这一点,他指出这架重装待发的多功能型太空舱实在寄托了NASA太重的希望,那就是——冲出地球轨道的“小圈子”,成为浩瀚宇宙中的多面手。(记者张梦然)