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360期刊网论述 月球背后的深空基地

时间:2013-01-04 10:26来源:未知 作者:360期刊网1 点击:

  本文是一篇专业的社科论文,主要是对月球背后的深空基地的研究,详情请看下面的介绍。

  NASA正在考虑,在月球背后的地月系拉格朗日EML—2点上建造一座永久性空间站。那么,这座空间站将承担哪些使命,给未来的国际深空探测带来哪些影响?据报道,NASA将这一计划作为近期检验其深空探测能力的“首选”。那么,该计划到底有哪些科学使命?它对未来深空探测将产生怎样的影响?

  L2点空间站计划

  根据美国太空新闻网2012年2月12日的报道,NASA正在加紧评估在靠近月球背后的地月拉格朗日L2点建立一个“有人照管的停泊点”的价值。目前,NASA已组建一个科研小组具体负责制订详细的计划实施方案。NASA认为这是一项有“凝聚力”的计划,欢迎并寻求商业方面和学术方面的国际合作。

  1772年,法国数学家拉格朗日(1736年~1813年)提出:在由两个互相绕转的天体组成的系统引力场里,存在5个引力平衡点。其中有三个平衡点位于连接这两个天体的直线上,另外两点则与这两个天体的连线组成两个等边三角形。拉格朗日点是太空中两大天体的万有引力平衡点,航天器可在该处长时间“自由停泊”。在这些特殊的空间位置,即使共线的平衡点出现不稳定情况,航天器也只需要很小的推力就能保持在该点的长时间驻留,因此很适合放置空间站。

  NASA副局长威廉·格斯登美尔2月3日发表备忘录说,NASA正在筹建一个小组来制订一项有凝聚力的计划,在太空探索所谓的地月拉格朗日L2点(Earth Moon Libration Doint 2,EML—2)。在公布这份备忘录之前,NASA进行的一项评估显示,靠近月球背面方向的EML—2点是近期探索能力范围内的“首选”。

  NASA希望这个筹建中的前哨基地可以担当中转站的作用,作为类似月球、小行星带、火星等目标的跳板,为探测月球、月球外围空间、小行星、火星及其卫星等提供便利。综合这些特点和优势,NASA决定在EML—2点实现这一宏伟目标,将其作为未来一代太空飞船的停泊点。如果NASA成功地建立一个由宇航员照管的EML—2点停泊点,那将是迄今人类太空之旅的最远处。

  目前NASA仍在论证这一项目的可行性,一旦最终确定,NASA计划先将其设计的重型推进太空火箭发射系统和“猎户座”多功能宇宙飞船部署到那里。此外,NASA指出,执行EML—2点飞行任务的宇航员将比执行“阿波罗”飞行任务的宇航员多飞行15%的距离,其飞行时间也要长近两倍。

  策略规划,结合这项EML—2空间站计划,格斯登美尔备忘录还提出了六项战略策略规划,以促进近地轨道外的空间探测计划:

  (一)增加国际合作和参与,积极寻求国际合作(包括商业和学术方面),扩大国际空间站俱乐部成员,以积极推进EML—2计划。(二)发展和改革空间站补给市场,增加商业机会,以减少后勤维护和运营花费,并促进私营企业改革创新。(三)发展多用途和能够重复利用的空间基础设施,通过高技术手段,使得空间基础硬件架构能够在长期的探测任务中实现重复利用和多次使用,并在此基础上实现进一步改进。(四)研究和发展新技术,除了应用于近期EML—2计划的可用技术外,同时发展新技术,以便在未来太空任务中能够减少花费,提高安全和增强飞行器的目标捕获能力。(五)评估项目生命周期的可承受性,证明其可行性。(六)积累经验和增强应对更复杂的太空任务的能力,通过EML—2上的空间站任务积累经验,以适应在未来深空探测项目中应对更复杂的太空任务。

  科学目标

  这个深空前哨基地可以承担多项科学和技术使命。首先,它可以作为深空探测的中转站。EML—2点可以作为对能力范围内的多个其它空间目的地进行探索的出入口,比如近月空间、近地小行星、月球、火星和火星卫星等。美国总统奥巴马曾鼓励并希望NASA克服种种挑战,在2025年之前实现将人送到小行星上,2030年实现载人探测火星,并强调空间站是实现这一目标的关键环节。EML—2前哨基地的加入,更有利于上述深空探测计划的实施。

  其次,它可以在月球背面开展多种科学实验:

  1、月面机器人实验。EML—2点作为太空“停泊点”,它能够使得在月球背面开展重要的遥控机器人研究成为可能。美国科罗拉多大学天体物理研究中心月球大学网(LUNAR)负责人杰克·伯恩斯对从EML—2点开展月球遥控机器人探测抱有信心,并制订了相关的设想。目前该机构已经得到NASA的研究资助。

  如果EML—2点前哨站得以建成,可以从地球上对月球背面的机器人进行远程控制,利用EML 2作为中转站,可以实现信号的发送和返回。另外,还可以直接给前哨站的常驻宇航员下达机器人操控命令,令其在前哨站内直接对月球背面上的机器人进行远程操作。与在地球操控相比,宇航员从近月太空前哨站内对月面机器人可以进行更复杂的操控,以充分发挥机器人在月面上活动的潜力。

  2、月壤就地利用实验。月壤是月表基岩上覆盖的一层细颗粒粉末状物质,是空间风化作用的结果。几乎整个月球表面都覆盖着厚度不等的月壤层,高地地区月壤厚度要大于月海地区(月海区月壤平均厚度4米~5米,而高地地区可达10米~20米)。月海主要分布在月球正面,月球背面地貌类型则以高地为主。月壤含有丰富的稀有物质资源,一直是月球探测的重要对象之一。

  在众多的科研项目中,LUNAR科研小组一直致力于研发月壤处理装置,该装置可以用来使月壤熔融凝结而变成像水泥一样的物质,可以用作在月面上建造大型建筑物的基础材料,而不必花费高昂的代价从地球上来供给。如果这一实验成功,还可以就地取材以建造太阳能电池板、未来人类居住场所、辐射屏蔽系统,甚至在月表建设道路。

  3、月面地质调查。可以通过安放于月面的机器人进行月面地质采样,或者进行地形勘查。月球背面是令众多地质学家感到神秘的地方。“阿波罗”返回样本都来自于月球正面,如果EML—2计划顺利实施,在不久的将来人类就可以实现机器人或载人登陆月球背面,这将为月球背面的地质研究带来质的飞跃。并对未来在月球表面建立月球基地的选址工作提供帮助。

  4、天文观测和其它。在月球背面平坦区域构建各种观测装置,实现对太阳、宇宙和地球等科学观测、巡天射电天文观测等。

  第三,它可以进行太空组装和维修。EML—2停泊点可以组装、检修和维护空间机器人、人造卫星和大型空间望远镜等空间设备。

  第四,可以利用它进行“真空”条件下的多项科学实验。科学家设想,在EML—2点常驻,可在生命科学研究领域开展系统的研究,特别是在保护地球的范艾伦辐射带以外进行长时间的太空活动防辐射研究领域上取得研究突破。

  当前进展

  目前,NASA研究小组正在对执行这一任务进行风险和回报评估,研究实现这一太空任务的可行性和将EML—2点作为深空探测前哨基地的可能性,包括NASA提出的使用大载重火箭发射系统和多用途的“猎户座”多用途载人飞船方案。据了解,这一研究工作将于2012年3月30日完成。

  2012年2月初,由国际空间站成员组成的工作小组,集合来自世界范围内的潜在合作方代表,在巴黎举行磋商会议,共同商讨NASA提出的EML—2计划及其具体实施方案,以寻求多方面、全方位的国际合作。

  伯恩斯及其小组从一年多以前就开始了与洛克希德马丁公司(“猎户座”多用途载人飞船制造商)合作,目的是确定“猎户座”从月球背面上方进入EML—2点的一个晕轨道的飞行计划。

  一方面,此类飞行任务可以检测“猎户座”飞船的生命支持系统和从深空返回地球所需要的高速返回大气层的能力,同时还可以帮助科学家测量宇航员受宇宙射线和太阳耀斑辐射的剂量。据分析,此类飞行将有助于证实“猎户座”飞船能够提供足够的防辐射保护。

  白皮书解释说,在此类飞行中,

  “猎户座”飞船的宇航员可以遥控月球背面的装置。如,在月球上的自动装置可以从地质学家感兴趣的月球背面——或许从月球南极的艾特肯盆地——获取月球样本等。

  NASA将从以下几个方面入手,进一步推动该计划:(一)继续扩展国际合作。鉴于这个深空空间站计划庞大、耗资巨大,目前,NASA的一个重要工作是寻求更多的商业的和科技层面的国际合作。(二)技术评估和方案论证。研究小组将继续开展该计划的技术风险论证与评估工作,以及实施该计划带来的经济效益评估,包括关键技术方案设计和整体任务规划论证。(三)技术测试。发展大推力火箭发射系统,进行多用途可重复利用空间组件建设,是该计划的一个重要内容。

  分析与展望

  NASA的这一计划规模宏大,构思新颖。如果项目最终得以实施,它带来的重大影响可以归纳为以下几点:(一)目前,人类进行的深空探测均是从地球发射探测器。让火箭摆脱地球引力需要消耗大量燃料,如果能把发射基地设立在太空,则会大大降低深空探测的成本。(二)鉴于在EML—2点建立基地能够节约成本,NASA基地建成后将极大地促进载人航天器和太空科学研究的发展。(三)如果EML—2计划顺利实施,EML—2点前哨站将成为美国未来深空探测的一个有利的优势平台,这必然会带动一大批科学项目的开展,形成地球月球深空的运营链。这不仅将带来科学技术领域的改革和创新,而且带来的经济效益和社会效益也是不可估量的。

  NASA这一太空任务规划不仅展示了美国未来10年中要在深空探测领域取得进展的雄心,也为世界各国的深空探测提供了新的借鉴和思路,为太空探索领域的国际合作提供了新的契机。

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