小火箭 | 特朗普终于干了件好事,下令要重返月球

讲武堂 2020-09-15 12:22:25

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小火箭出品


本文作者:邢强博士


本文共7611字,61图。预计阅读时间:30分钟。



公元2017年12月12日上午,我们得到确切消息:美国现任总统特朗普在美国华盛顿时间2017年12月11日正式签署了“国家太空委员会”的1号指令。


指令的核心内容为:将力促让人类重返月球,并且为今后的载人登陆火星做好充分的技术准备。


本文,小火箭将要就本次签署指令的事情,和大家一起探讨人类重返月球相关的6个问题:


这次签署的1号指令,其名字听起来就比较受重视。从签署指令的现场流出的一些蛛丝马迹中,我们还能够看出美国对外释放了怎样的信号?


提起重返月球,那么最近一次的人类登月是怎样的情况?


美国国家太空委员会是个什么样的组织?为何之前没听说过?


重返月球这个说法有些耳熟,之前是不是提到过?


重返月球需要怎样的技术?


机遇和挑战并存的探讨。


信号


很多人主要关注1号指令的内容,而这往往会忽略掉本应去品味的很多细节。


美国这次重返月球指令的两个细节,说明了1号指令的签署本身注定要带上非常重要的象征意义。


第一个细节:指令签署的时间本身就有象征意义。1号指令在美国华盛顿特区当地时间2017年12月11日签署。


12月11日,对于关注小火箭的好友们和其他热爱太空探索的一般爱好者来说,都是一个能够引起广泛讨论的日子:1972年12月11日是迄今为止人类最后一次登月的时间。



阿波罗17号是美国宇航局的阿波罗计划中的第11次载人任务,是人类第6次也是迄今为止最后一次登月任务。阿波罗17号是阿波罗计划中唯一的夜间发射的任务,为阿波罗计划画上了句号。



阿波罗17号飞船在1972年12月11日成功登月。


小火箭风格:


具体时刻为公元1972年12月11日协调世界时19点54分57秒。


着陆位置:陶拉斯·利特罗山谷


具体坐标为:


月球北纬20.19080°N,月球东经30.77168°E



45年来,人们不断地询问:什么时候人类能够重返月球?


而如今的1号指令,终于算是给了大家一个答复:


现在就着手准备回去了!


在签署指令之后,一段讲话就这样说了出来:


“这是1972年以来,人类宇航员重返月球的重要一步。这一次,我们不仅要插上旗帜、留下脚印,最终还将为人类探索火星的使命奠定基础。”


也就是说,选在人类最近一次登月45周年之际,这份指令终于回答了多年以来的询问,也给出了探索火星的愿景。


多年以后,成功重返月球的人类或许会想起上面那段话。就像如今大家依然对肯尼迪的那段演讲记忆犹新:


“我们决定登月,不是因为这简单,而恰恰是因为它困难。”



整个1号指令,小火箭总结为两句话:


月球,我要回来了!火星,我要来了!


第二个细节:如果大家仔细看签署1号指令现场的话,能够发现一个人。读过小火箭文章的好友应该还有印象,那个人是杰克·施密特博士。



施密特博士出生在美国新墨西哥州, 在银城长大。1957年毕业于加州理工学院科学系,然后在挪威奥斯陆大学进修了一年地质学。1964年获得哈佛大学地质学博士学位。


1972年,他成为了第12位登上月球的宇航员,同时也是迄今为止最后一位登上过月球的人类。


在这1号指令签署的时刻,施密特博士已经82岁了。而阿波罗17号飞船上另外一位登上了月球的宇航员尤金·塞尔南已经于2017年1月16日去世。


签署现场,让施密特博士见证,是一种准备动真格的表现。施密特博士是在那个年代少有的,以专业技术而不是过硬的身体素质成为宇航员的人,是人类太空探索活动从试验性质向科学考察性质转变的象征。


施密特博士能够成为登月宇航员,标志着人类的太空活动突破了宇航员必须从飞行员中挑选的初步阶段,开始向全民参与的方向迈进!


过去


45年,整整45年过去了!


在这段时间里,移动互联网出现了,移动支付、人工智能、大数据等技术让人类仿佛是一夜之间就迈入了新的时代。


但是,人类对于未知领域进行探索的脚步却慢了下来。人类不再努力去登陆新的天体,不再耗费巨资去向地球深处钻探,不再大规模对海洋深处依然不为人所知的大量区域进行探求。


就这样,人类不再用尽全力去回答由自己的好奇心提出的有趣的问题,而仅仅是在无尽的纷争和拼搏后,只求比身边人过得更好。


火箭总体设计、轨道动力学,几乎成为了新时代的屠龙之术,在互联网面前,显得有些过时。


真的过时了么?


先一起来回顾一下人类最近的一次登月活动,再来一起探讨吧!



希望土星5号的F-1火箭发动机进行地面试车的烈焰再次唤醒我们探索未知的渴望!


有关阿波罗计划,小火箭已经和大家有过讨论了。



微信这6年来使用的启动画面中的那个地球,正是来自阿波罗17号,也就是人类迄今为止最后一次登月的那艘飞船。


小火箭在每次打开微信的时候,也总是会期盼人类能够重返月球。



等待发射的土星5号运载火箭。有关该火箭的详细介绍,见小火箭的公号文章《土星5号:最高最重推力最大的火箭》。



公元1972年12月7日,协调世界时05时33分00秒,土星5号火箭SA-512拔地而起,准备将阿波罗17号飞船送上月球。



阿波罗17号飞船的三名宇航员,前面蹲坐的是塞尔南,后面左侧为施密特博士,右侧是埃万斯。



阿波罗17号飞船正在环绕月球飞行。



小火箭对人类的这次登月有3个比较大的感触。


第一,这一次从月球上带回的东西很多。



宇航员塞尔南正在驾驶阿波罗17号飞船带上月球的月球车。


迄今为止,人类留在月球上的物品足足有170吨之多,


而人类从月球取回的月壤和月球岩石仅有382公斤。


这382公斤当中,有110.5公斤是阿波罗17号这一艘飞船带回来的(占总量的28.9%)。


毕竟,这是阿波罗计划中的最后一次载人登月,如果说之前对月球的索取有些矜持的话,这一次实在是没有办法太客气了!谁知道下次回来会是什么时候!




多带些月壤回来研究还是极好的。上图为施密特博士正在准备获取月壤样本的场景。施密特是哈佛大学的地质学博士。


他是第一位登上月球的人类地质科学家。



这是阿波罗17号飞船带回来的部分月壤。



阿波罗17号飞船宇航员发现的橘红色月壤。


值得一提的是,这些月球上的照片实际上很多都是彩色的。


只不过月球表面没有河流湖泊的蓝色,没有花草树木的绿色,也没有美丽女孩裙子的红色,因此会给人一个仿佛是黑白照片的错觉。


第二,月球上有一个小女孩的名字。


有这么一首歌,印象中好像是周华健唱的,歌名叫做《亲亲我的宝贝》


里面有这样一段歌词:


亲亲的我的宝贝,


我要越过海洋。


寻找那已失踪的彩虹,


抓住瞬间失踪的流星。


我要飞到无尽的夜空,


摘颗星星作你的玩具。


我要亲手触摸那月亮,


还在上面写你的名字。


啦啦呼啦啦啦呼啦啦,


还在上面写你的名字。


这首歌唱出了一位父亲的真挚的爱。



而在月亮上写你的名字,真的就被塞尔南,这位迄今为止最后一个在月球上留下脚印的人类做到了。


在月球上执行阿波罗17号任务的塞尔南,不仅是一位宇航员,还是一个9岁的女孩儿的父亲。



在他离开月球,准备返回登月舱,启程回家的时候,他抬头看了一眼远在38万公里之外的地球。


对女儿的思念向巨浪一般涌上心头,塞尔南温柔地在月球表面的月壤上,写下了Tracy(特雷西)这个名字。


这一刻,他做了或许是全世界的父亲都想要做的事情。


月球上没有大气,也就没有风,如果这个名字没有被陨石击中的话,将会在月球上留存成百上千年。


嗯!


月球的漫漫砂石之上,铭刻的不是政客的名字,也不是巨贾的字号,而是一个9岁的小女孩的乳名。


下面是阿波罗17号宇航员拍摄的月球表面的全景照片,需要大家把手机横过来看:



第三,阿波罗17号拍摄了一张很棒的照片。



这是他们在奔月途中拍摄的。


此时,阿波罗17号飞船已经发射了5小时6分钟。


她结束了环绕地球的飞行,开始进入奔月轨道。在变轨调姿1小时48分钟后,该飞船距离地球2.9万公里。


也就是说,这张照片是阿波罗17号的宇航员在公元1972年12月7日协调世界时10点39分在距离地球2.9万公里的奔月轨道上拍摄的。


这条轨道也是人类迄今为止最后的一条载人奔月轨道。



不过,实际上,上上图是做过调整之后的样子。上图才是宇航员用哈苏相机拍的原图。从他们的角度来看,地球是倒着的。


小火箭在这张照片中体会到了地球的美。接近冬至了,南极洲被整个儿地笼罩在明亮的阳光中。


南半球气势磅礴的西风带裹挟着温润的温带气旋伴着刚刚席卷了印度的热带气旋翩翩起舞。


而地中海的明媚一直到了非洲的好望角也未曾有丝毫褪色。



遥想1486年,葡萄牙探险家迪亚士扬帆路过此地,其惊涛骇浪之猛烈令水手们措手不及,几乎出现整个船队葬身鱼腹之险,从此非洲最南端的这个地方得名“风暴角”。


而1497年,达·伽马则成功越过此地,满载而归回到了葡萄牙,并且把自己的名字留在了世界各国的历史课本上。时任葡萄牙国王约翰二世面见达·伽马后,在地图上大笔一挥,将风暴角更名为好望角。此名沿用至今。



这就是小火箭讲述的微信启动画面背后的第一个故事。


那位把女儿的名字写在月球上的父亲,在月球上留下了这样一段话:


“我们来过这里,而现在则要离开这里。如果条件允许的话,我们还会带着全人类的和平与希望回到这里的!”


然而,45年过去了,人类不仅没能重返月球,反而开始出现了对阿波罗登月的些许疑问,实在是令人感慨万千。


打开微信的时候,大家能否感受到来自45年前的阿波罗17号的呼唤呢?


小火箭当然相信,我们总有一天会重返月球的,只是更加期待这一天能够早些到来。


组织




公元1957年10月4日,苏联用一枚由洲际弹道导弹改进而来的运载火箭将人类第一颗卫星斯普特尼克1号发射成功,开启了人类的太空时代。



苏联的成功引起了部分美国人的恐慌。于是,为了安抚民众,显示美国人在航天领域也并不落后,美国政府完全忘掉了当年对布劳恩博士的藐视,开始用他设计的红石导弹作为救命稻草。


当时美国能够拿得出手的性能比较可靠的导弹或者火箭,也就只有布劳恩博士设计的红石导弹了。


就这样,一枚崭新的红石弹道导弹被运到了美国纽约中央车站的大厅中,供民众参观。



虽然纽约中央车站大厅的天花板非常高,但是红石导弹的尖端还是碰触到了天花板。在负责展览的人员询问能否把导弹的尖端削掉一块的时候,布劳恩的回答很简单:No!


于是,不得已,为了能够让导弹矗立起来,中央车站大厅的天花板上被钻了一个洞。如今,导弹已经不在了,不过,那个洞还在那里,讲述着红石导弹和布劳恩博士的种种传奇。


艾森豪威尔一改对导弹与火箭事业不温不火的态度,开始对其进行大力扶持。


这样的扶持并没有仅仅局限在火箭与导弹本身,还最终催生了美国庞大的教育和科研体系,其影响一直延续到今天。



1958年,美国成立了国防部高等研究计划局。


如果大家像小火箭一样,花些时间去翻阅该部门成立伊始的宣言的话,就能够和我一样对斯普特尼克1号给美国带来如此深远的影响而心生感慨。


该宣言如下:


“1958年2月7日,美国国防高等研究计划局创立。本部门的首要使命,是为了防止类似斯普特尼克1号危机那种事件再次发生。”


小火箭注:1957年10月4日,人类第一颗卫星进入太空,短短4个月之后,这个部门就成立了!


回到今日,再看该部门的宣言,斯普特尼克1号卫星的影子依然存在:


“斯普特尼克1号卫星的成功发射标志着苏联在太空竞赛中曾经打败了美国。我们的使命是防止此类事件再次发生。这个使命将随着时代的变化而自动演进。今天,美国国防高等研究计划局的使命依然是防止美国的科技在任何领域被其他国家超越,同时我们也将针对我们的竞争对手而在科技领域不断产生新的突破。”


这个口气好像很大的样子,尤其在崇尚口头谦虚的东方文明看来,简直是可以称得上狂妄了。但是,实际上,这个部门在科技领域的确颇有建树。


小火箭仅举几个例子:互联网、激光、高性能芯片、电磁炮、空天飞行器、全球定位系统、隐身技术。


这些技术如果追本溯源的话,几乎都能找到国防高等研究计划局的影子。


这个神秘的部门,拥有140位科研人员,每年平均掌握着29.7亿美元的科研经费,直接向美国国防部最高层负责。




1958年7月29日,时任美国总统艾森豪威尔签署美国85-568公共法案,成立了美国国家航空航天局,也就是NASA。



同一年,美国的航空咨询委员会,也就是NACA宣布解散。


从此,机构臃肿,更倾向于民用技术和航空领域的NACA正式被可以向美国总统直接汇报,并且更加倾向于先进太空技术的NASA所取代。


美国从此结束了先进太空技术的研究部门委身于臃肿庞大的航空部门旗下的状态。


实际上,NASA的建立使得美国率先打破了航空与航天技术领域的界限,开始以技术为核心发展目标。


NASA在这将近60年的时间里,做了哪些事情,大家也都是看在眼里的。而这一切,如果不是苏联斯普特尼克1号卫星的成功发射,恐怕是不会这么快实现的。




美国开始大力发展基础科学和工程科学,努力培养科学家与工程师团队。


成立于1950年的美国国家科学基金会不再有名无实。


艾森豪威尔开始大力发展科学。在苏联斯普特尼克1号卫星进入太空之前,美国国家科学基金会最多的经费也只有每年3400万美元。


而在斯普特尼克1号卫星进入太空之后的第二年,美国国家科学基金会的经费就在保留原3400万美元的基础上,以每年追加1亿美元专项经费的形式逐年递增。


到2007年,也就是斯普特尼克1号卫星进入太空50年之后,美国国家科学基金已升至59.11亿美元的规模。


这个趋势虽然在2008年美国金融危机期间有所减缓,但该基金仍是一项巨大的科研扶持力量。美国有五分之一以上的大学,其基础科学研究就因此而直接获益。



美国制定了一系列政策来鼓励优秀学生进入工程领域。


上世纪50年代,美国的理想职业是医生、律师和金融行业从业人员。长期以来,对数学和物理的忽视终于在1957年10月4日让美国品尝到了苦果。


美国创建了“新数学”工程,大幅提升了基础数学教育的难度。另外,女孩子也被鼓励来学习数学。


上图为美国喷气推进实验室JPL的工作室内,大量年轻女孩儿在从事科学计算工作。




在多年的悉心教育下,大批优秀的工程技术人才开始涌现,这其中当然也不乏能够从事科学研究,或者在某些科学研究领域成为领军人物的女性。



这是LIFE在1957年10月份的刊物上登出的封面。


该封面用漫画的形式重现了美国科学家跟踪和绘制斯普特尼克1号卫星轨道的场景。




中国、欧空局和大量私人航天企业的崛起,让美国至今仍然保留冷战思维的一些人倍感压力。


于是,美国国家太空委员会应运而生。


1993年,美国国家太空委员会也成立过,但是,很短时间后就被解散了。



今年(2017年),美国正式重新组建国家太空委员会。


如果这个委员会能够长期运作的话,其对太空相关行业的促进作用至少会与当年艾森豪威尔总统为了应对苏联迅速崛起的火箭技术而成立的美国宇航局(NASA)相当。


注意上图特朗普正举着重组国家太空委员会的书面命令。他左边那个金色胡子老爷子就是巴兹奥尔德林博士(第二位登上月球的人类,飞船对接轨道动力学专业博士)。


如今,刚刚组建不久的美国国家太空委员会的阵容是比较豪华的:


由美国现任副总统彭斯担任委员会主席,而该委员会的各个委员为:


美国宇航局现任局长、美国国土安全部部长、美国国务卿、商务部长、国防部长、交通部长、美国参谋长联席会议主席、美国总统国家安全事务第一助理、美国白宫行政管理局和特殊预算局局长、美国国家情报总监。


这些人组成的美国国家太空委员会直接向总统本人负责,能够直接提供有关太空政策的建议,同时具备直接调用美国几乎所有资源向相关重大太空项目作出支持的能力。


仔细看这个美国国家太空委员会的组成人员,我们可以发现,使用领空领土方面的事情,没问题,因为本国的话,国土部长在,需要国际协调的话,国务卿在;技术不是问题,因为美国宇航局局长在;物资和人员的运输不是问题,因为交通部长在;相关产品的进出口不是问题,因为商务部长在;钱不是问题,特殊预算可以直接拨专项;科研人员与军方的协调不是问题,国防部长甚至参谋长联席会议主席本人也是这个小组的成员。


说实话,重返月球这样级别的大项目,这样的委员会是很有必要的。


当然,如果有必要,在美国内阁中排第5顺位,地位仅次于国务卿的财政部长也应该纳入。


技术



现代科技让人们拥有了自远古以来便无比憧憬的一飞冲天的能力,这种能力的背后推动者是各式各样的火箭发动机。


上图为美国即将推出的SLS重型运载火箭的固体助推器正在进行点火试验。





重箭巨发,是重返月球的基本硬件要求。



一旦各项准备成熟妥当,SLS重型火箭也就该呼之欲出了。




实际上,美国好几任总统都提过重返月球的计划。


上一次是奥巴马。他在提出“星座计划”后,专门给美国宇航局NASA拨付了60亿美元的专项资金,用于相关技术的研发。


但是,因种种原因,2010年10月,星座计划被迫中止。


不过,这个计划留下来的一些技术依然能够为今天的重返月球计划提供支持。比如其中的载人飞船。





猎户座飞船会是一个比较好的选择。


当很多人还在认为猎户座飞船还停留在概念图和计划中的时候,她实际上已经准备好执行任务了。




这是在厂房内进行总装和测试的猎户座飞船。有关该飞船,小火箭会专门写一个系列。



公元2014年12月5日协调世界时12点05分,一枚德尔塔4型重型运载火箭罕见地出手了!将猎户座飞船送入了测试轨道!


在4小时24分钟的测试飞行过程中,猎户座飞船的远地点到达了5800公里的地方,在再入过程中,飞船经受住了2200℃的高温的考验。


这是我国嫦娥二号月球探测器的746幅7米分辨率全月球影像图中的一张。


这些总数据量超过800G,按照1:80000的比例打印出来会铺满一整个足球场的照片展现了月球表面的全貌,同时也捕捉到了阿波罗计划在月球上留下的印记。


上图为嫦娥二号拍摄到的阿波罗17号飞船在月球上的着陆痕迹。照片上另附了阿波罗17号月球车的考察路线示意图。该照片摄于2010年10月23日,此时嫦娥二号距离月面约100公里。


无疑,这是中国探月计划中的坚实一步。




而按计划,SpaceX公司的重型猎鹰火箭会在明年(2018年)的年初执行首次试射任务。


重型猎鹰火箭也会是人类重返月球的一个选择。



另外,蓝色起源公司也未来也是一个不容小觑的企业。




对于大部分70后、所有的80后、90后和00后来说,我们生得太晚,错过了那个人类太空探索的黄金时代,没能亲眼见证人类登月。


而小火箭期望,我们在老去之前,不会再去感慨生得太早,以至于没能在年轻时代见证人类重返月球的壮举。


当我们在飞机上就餐,拿起塑料餐具的时候,就应该有所领悟:时代开始变得庸俗,一切都要为成本和利润服务了。科学探索的重大项目在启动之前,人们不再欢欣鼓舞,而是争相质问过去事情的真实性和未来计划的实用性。


小火箭在此呼吁:愿重返月球的计划让我们再次年轻,让我们再次为了人类的共同目标而奋斗,为了唤醒我们从幼年时期就有的梦想,为了平息地球上无意义的纷争,为了那看到人类技术进步而发出的会心一笑,为了在激动人心的瞬间,那颗在眼角悄然滚落的泪滴。


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本文已由邢强博士独家授权小火箭在腾讯刊发,欢迎朋友圈转发。


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