楊淨 明敏 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
明明半個世紀前人類就已經登月了…
為什麼NASA打著「重返月球」的旗號折騰了這麼老長時間，最新進展還只是帶著假人繞月飛行？
今晚8點，承載著阿耳忒彌斯計劃的SLS火箭，將在甘迺迪航天中心發射升空，整個飛行旅程為期42天。
一旦發射成功，就意味著阿波羅時代之後，NASA再度重啟登月計劃，預計在2025年完成登月。
當然，前提是在理想的情況下。
畢竟在此之前，光是SLS就推遲了至少16次。
據NASA前副局長透露，即使屢次延期且追加預算，也未必能如期登月。
53年前就已經完成的事情，為何現在還要做得這麼費勁？
阿耳忒彌斯計劃
阿耳忒彌斯計劃Artemis，2017年正式發佈，計劃在2024年完成載人繞月，最終目標是在2028年前在月球表面建立永久基地，為登陸火星和更深層次的深空探測任務奠定基礎。
本次任務「無人繞月飛行」正是該計劃中的第一步Artemis 1，由SLS重型火箭Block 1與獵戶座飛船合作執行。
△圖源：NASA
表面看上去，從正式發佈到第一個任務實施，中間不過五年。但實際上，背後的設備部署早在十幾年前就已經開始。
獵戶座飛船是從2006年就開始研發了。當時它還是「星座計劃」的一部分，不過這個計劃由於預算超支、進度落後等原因在2010年取消了，又在2011年重啟研發。
另一個主角SLS火箭，更是因故推遲了至少16次，比原來的6年時間表增加了5年多。
要知道，當年土星五號從紙面設計到飛行僅用了6年時間……
如此大費周章重新設計大火箭，為什麼不直接採用當年的原型圖紙？或者在原有基礎上修改呢？
為什麼不能照搬圖紙？
因為土星5號的圖紙丟了。
NASA官方之前特意回應過這個傳聞，表示圖紙沒丟，但是復刻一個土星5號出來意義不大。
因為當年土星5號成千上萬的零件已經不再生產了，如果要重新找到上世紀60年代那些硬體設備廠商……可能還不如重新設計火箭。
而且土星5號當時的控制中心，是基於傳統的大型計算機設計的。
它的記憶體模組總容量只有16k位元組，卻重達32.9公斤，主機頻率只有2MHz，和現在的計算機完全無法相提並論。
也就是說技術工藝早就過時了。
太空艙方面，獵戶座需要搭載的計算機也要更為先進。
與阿波羅太空艙的單計算系統相比，獵戶座擁有4個計算系統，計算運行速度可以提升20000倍，記憶體增加了128000倍。
種種原因來看，如果拿著當年的圖紙復刻，都是一件事倍功半的事情，並且還要投入更多錢。
上世紀60年代，土星5號的研發成本約為62億美元，相當於現在的518億美元。
但是SLS的研發成本控制在了230億美元，還不到土星5號的一半。
加上目前NASA的發射臺和運載火箭裝配車間，已經改造成建太空梭之用。
這意味著按照原來圖紙設計的話，發射臺也要改造，又是一筆費用。
值得一提的是，錢的問題也是NASA二次登月計劃中，常常被提到的一個因素。
當年美國登月，可以說是「大力出奇跡」，一口氣花了250億美元，當時美國的GDP還是7000億美元水平。
現在，NASA每年的經費也是大約250億美元，但美國的GDP已經達到23萬億了。
顯然現在的NASA手頭有點緊。
與此同時，SLS火箭項目也並不省錢。不能像SpaceX那樣回收利用，發射成本也更高。
一次發射需要大約41億美元，土星5號大約只需要14.9億美元。
此外，當年燒了這麼一大筆錢上月球后，帶來的有價值發現其實並不多。
這也引起了美國民間、政界的許多爭論：
登月的意義真的有那麼大嗎？
為什麼要重來一次？
隨著「阿耳忒彌斯」計劃啟動，這方面的質疑更加直接：
明明50年前已經登月成功了，為什麼還要再折騰一次？
尤其是儘管半個世紀過去，人類想要登月仍舊需要做非常充足的前期準備，這背後要燒掉的資金可能會高達上千億美元。
對此，NASA負責人比爾·納爾遜在新聞發佈會上給出了幾點原因。
一方面，這次登月任務要做的事更多。
它將實現宇航員在深空生活和工作，將完成一系列科學探索實驗，並計劃在月球表面建造永久基地。
NASA方面表示，他們希望能將一些科學儀器、有效載荷送往月球，「以此激勵學生參與到科學探索工程中」。
不難看出，NASA希望通過再次登月，發現月球上更多奧秘。
實際上，在月球南極隕石坑下發現水痕跡後，人類探索月球的熱情和價值都變得更高了。
有水資源就意味著，宇航員在月球上需要的飲用水和氧氣、火箭燃料需要的氧氣和氫氣，都有了解決的希望。
這使得月球將有可能成為一個「太空補給站」。
而且也就意味著，阿耳忒彌斯計劃要比阿波羅計劃飛更遠。雖然月球是阿波羅宇宙飛船的最後一站，但它是獵戶座飛船的第一站，它最終將越過月球到達火星。
在NASA 2024年的機器人登月計劃中，降落點就設在了月球南極附近。
並且月球的荒涼也能為科研提供幫助，月表古老的岩石有助於科學家研究太陽系的起源和形成。
另一方面，其他國家相繼開啟登月任務也給NASA帶來了壓力。
負責人納爾遜提到，中國近年來已經3次成功將機器人送上月球完成探測任務，印度、以色列、韓國也在積極登月，儘管都失敗了。
中國計劃在2030年實現載人登月，確實也是「阿耳忒彌斯」計劃前進的動力之一。
就在最近，探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁透露，我國探月工程四期已經過多年論證，已於2021年正式立項，進入實施階段。「目前研製工作進展順利。」
按照計劃，探月工程四期的主要目標也在月球南極，將開展一系列科學探測，建立起月球科研站的基本型。
後續將分3次任務實施，分別是嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號，計劃在2030年之前完成。
One More Thing
最後，再回到今晚即將發射的Artemis 1任務，由SLS和獵戶座飛船合作執行。
SLS重型火箭第一節由核心級（四個RS-25D發動機，目前世界最大階段燃燒液體氫氧發動機）和兩個太空梭固體助推器組成，起飛時最大推力可達到39.1MN（兆牛頓）。
這比當年阿波羅計劃的土星5號推力34.5MN，還高出15%。
僅憑推力，SLS也被NASA稱為史上最強大火箭，也是目前唯一可以進入深空的載人火箭。
成功發射後，飛行至距地球表面3700公里高度時，獵戶座飛船將與火箭1級箭體分離，點燃推進器，飛向月球。
整個旅程距離長達130萬英里（209萬公里）、持續42天3小時20分鐘，飛船將於10月10日返回地球，落入加利福尼亞州聖迭戈附近太平洋中。
據介紹，獵戶座此行將載重54.4公斤，包括3個模擬宇航員的人體模型、史努比玩偶等物品。
△指揮官Moonikin Campos模型，圖源：NASA
其中人體模型中，一個為指揮官Moonikin Campos（以阿波羅13號功臣命名），另外兩名乘客Helga和Zohar，他們將主要負責的輻射探測和測量，其中一個揹著輻射防護背心。
參考連結:
[1]https://www.washingtonpost.com/technology/2022/08/27/nasa-sls-moon-artemis-human-space/
[2]https://scitechdaily.com/artemis-i-path-to-the-pad-the-most-powerful-rocket-nasa-has-ever-built/
[3]https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%E7%99%BC%E5%B0%84%E7%B3%BB%E7%B5%B1
[4]https://www.npr.org/2022/08/28/1119290573/nasa-artemis-i-mission-moon-launch-apollo
[5]https://www.sciencetimes.com/articles/39330/20220812/side-comparison-nasa-s-sls-saturn-v-cost-height-weight.htm
[6]https://spacecenter.org/artemis-i-how-does-artemis-compare-to-apollo/
[7]https://www.nytimes.com/2022/08/28/science/nasa-moon-rocket-launch.html
