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NASA为何要花上千亿美元再次登月探索

NASA为何要花上千亿美元再次登月探索

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8月29日消息,美国国家航空航天局(NASA)计划于美国东部时间周一上午8点33分进行登月火箭“太空发射系统(SLS,Space Launch System)”的首次飞行测试。此前NASA已经反复提及,“我们准备好出发”。这句话出现在社交媒体的标签上,也出现在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射基地周围悬挂的横幅上。

考虑到宇航员从现在开始的几年内都不会真正登上月球,为什么NASA要花上千亿美元来重复半个世纪前已经做过的事情?
NASA官员们认为,登月任务是NASA载人航天计划的核心,而不仅仅是1969年至1972年阿波罗登月计划的翻版。
NASA局长比尔·纳尔逊(Bill Nelson)在本月召开的新闻发布会上说:“未来,NASA将让首位女性宇航员和首位有色人种登上月球。”“通过这些日益复杂的任务,宇航员将学会在深空中生活和工作,开发将第一批人类送上火星的科学和技术。”
这与2010年的情况有所不同。当时美国总统奥巴马称NASA应该瞄准小行星或火星等登陆目的地,超越月球。
“我们以前就去过那里,”奥巴马说。
如今的阿尔忒弥斯登月计划第一步是即将进行的登月火箭飞行测试,太空发射系统火箭将搭载猎户座宇宙飞船升空。飞船返回地球之前计划进行绕月飞行,目的是是在真正搭载宇航员之前解决飞船上可能出现的任何问题。
阿尔忒弥斯登月计划除作为登陆火星所需技术的试验之外,NASA还希望在项目运作过程中孵化一些公司,建立将科学仪器和其他有效载荷送往月球的稳定业务,并激励学生进入相关的科学和工程领域。
“我们之所以不断探索,因为这是我们本性的一部分,”纳尔逊在接受采访时说。
对科学家来说,对探月计划的重新关注预示着未来几年将获得大量全新的探测数据。
宇航员在阿波罗任务中收集的月岩颠覆了行星科学家对太阳系的认知。分析其中的放射性同位素能精确测定月球表面各个区域的年代。这些岩石还揭示出月球起源,科学家由此推测月球似乎源自45亿年前一个火星大小天体撞击地球时产生的太空碎片。
但在最后一次阿波罗17号登月任务之后的20年里,NASA将注意力从月球上转移到火星、木星以及土星卫星等太阳系其他行星。因为在许多人看来,月球是一个荒凉干燥、没有空气的世界。
但科学家对月球的兴趣从未完全消失。事实上,月球固有的荒凉意味着几十亿年前变硬的岩石仍然保持着原始状态。
“作为科学家,我们知道月球在某种意义上就是帮助我们研究太阳系历史的罗塞塔石碑(注:考古学家借助它解读出已经失传千余年的埃及象形文之意义与结构),”位于休斯顿附近的月球与行星研究所(Lunar and Planetary Institute)研究员戴维·a·克林(David a . Kring)说,“它是太阳系中研究行星起源和演化的最佳地点。”
科学家们还发现月球并不像他们想象的那么干燥。
月球两极常年黝黑的陨石坑底部存在冰冻水。这是一种宝贵资源,可以为未来登陆月球的宇航员提供饮用水,还可以被分解成氢和氧。
氧气可以提供可呼吸的空气,氧和氢也可用作火箭推进剂。这样一来,月球或绕月轨道上的补给站可以作为航天器进入太阳系深空前补充燃料的前哨站点。
这些冰如果是几十亿年积累下来的,甚至可以为科学家提供一本关于太阳系的科学历史书。
对月球存在水冰的了解重新激起人们对探月的兴趣。21世纪初,NASA艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)行星科学家安东尼·科拉普雷特(Anthony Colaprete)说,他当时对探索月球的想法“只是顺带搞搞”。
随后NASA开始征集研发航天器的提案,目的是跟随即将发射的月球勘测轨道飞行器一起前往月球。科拉普雷特当时主要研究火星气候模型,他提出月球陨石坑观测与遥感卫星(LCROSS)计划,他认为这样可以证实20世纪90年代探测到月球存在水冰的迹象。
LCROSS计划引导发射任务所用火箭的上面级以每小时5600英里(约合9000公里)的速度坠入极地陨石坑,然后尾随的小型航天器将测量撞击会产生什么。
“这是一种相当粗糙的采样方法,”科拉普雷特在接受采访时说。
但NASA认可这个想法,最终敲定了这一计划。2009年6月,运载月球勘测轨道飞行器和LCROSS卫星的火箭发射升空。那年10月份,LCROSS在靠近月球南极的凯布斯陨石坑中完成任务。
一个月后,科拉普雷特得到了他的答案:凯布斯陨石坑底部确实有水,而且有很多水。
其他月球探测器也发现月球存在水的明确迹象。科学家们使用最先进的技术发现阿波罗15号和阿波罗17号登月任务采集的岩石样本中都有水的痕迹。
但NASA戈达德太空飞行中心的行星科学家芭芭拉·科恩(Barbara Cohen)说,科学家们还有许多未解之谜。
月球上有些寒冷地区有冰,但也有些寒冷地区看起来没有冰。有些地方是地表结霜,而有些地方是地表以下有冰,而且这两种区域并不总是重叠的。她说:“我们并没有完全了解这些水是何时或如何存在的。”
这意味着科学家们也不知道月球到底有多少水,也不知道从月岩和土壤中提取水的难易程度。
科拉普雷特仍在探索月球。“这个团队在过去20年里不断发展壮大,”他说。现在科拉普雷特是“挥发物调查极地探测车”(VIPER)的首席研究员,这辆月球探测车计划于2024年底在月球南极附近着陆,进入一些黑暗的陨石坑,近距离观察环境,向下钻探一米深。
“我们的主要目标之一是了解月球上水的起源和形式,”科拉普雷特说。(辰辰)

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新闻来源: cnbeta
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