作者:闫洁 来源:中国科学报 发布时间:2014/11/18 8:48:30
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“摘星”之路 前途未卜
美国小行星探索计划或在质疑声中走向绝境

 

很有可能,在探寻适合人类登陆的小行星任务的初步投资计划被否决之后,NASA对ARM的优先考虑或成为一个极其昂贵的错误。

一种选择方案是利用机器人探测器从一颗巨大的小行星上“扯下”一块岩石。图片来源:NASA

美国航空航天局(NASA)下一艘计划将宇航员送入太空的飞船定于下月初搭载“德尔塔4”火箭开展不载人试飞。现有计划要求在本世纪20年代中期利用新的“猎户座”飞船开展载人飞行。届时,该飞船将搭载一枚NASA新重型火箭,首次在半个世纪里将宇航员送出地球轨道。然而,在后太空飞船时代,更加不确定的是他们将去往何处。

如果奥巴马政府和NASA继续执行现有政策,届时宇航员将“探访”一颗由太阳能驱动机器人探测器推入稳定绕月轨道的小行星。在持续数月的任务中,宇航员将同小行星会合,进行太空行走并收集样本,然后返回地球。不过,迄今目标小行星还未宣布,自动化太空拖船也有待建造。NASA希望最快于2021年将小行星重定位至月球附近。

陷入争议

NASA将这个复杂的概念称为“小行星重定向计划”(ARM),并号称这是实现本世纪30年代人类登上火星至关重要的第一步。

不过,其他人却没有这般信心。今年6月,美国国家研究委员会发表的一份报告称,ARM会使美国从更有价值的任务中“分散资源和注意力”。一个月后,NASA咨询委员会批评ARM是通往火星之路的“一个死胡同”。令人惊讶的是,最严厉的批评来自小行星科学家。他们通过NASA小天体评估小组的声明表达了自己的不满,称ARM“并不能令人信服”。9月,行星科学研究所主任Mark Sykes向国会委员会作证时猛烈抨击了ARM,认为NASA对于该任务中自动化组件仅有12.5亿美元的预算少得“令人难以置信”。

“我不喜欢将人类太空探索当作一种行为艺术,而ARM恰恰就是这样。”Sykes表示,行为艺术的问题在于下一个骗局不得不比上一个骗局更大,而这将很快变得不可持续。“ARM将永远不会得到资助,也永远不会发生。这完全是在浪费钱财,它不会推进任何事情的发展。任何能从中受益的事情,会从其他花费更少且更加高效的方法中获益更多。”

ARM项目主任Michele Gates则介绍说,该任务概念正迎来发展里程碑,同时独立的成本评估研究正在进行中。

她和其他NASA官员均表示,ARM需要的先进推进装置将带动未来一系列更广泛任务的技术发展。

而且,ARM将成为某天登陆火星时进行的很多外太空活动的重要测试。它可以让宇航员与地球保持足够近的距离开展活动。一旦出现问题,宇航员能尝试紧急返回地球。

“去年,当国家研究委员会派出的专家小组开展分析并发表报告时,我们对ARM概念的细节知之甚少。”Gates说,“考虑到过去一年中所做的大量工作和诸多领域对我们分享的最新成果的积极肯定,我会鼓励每个人去看最新的数据。”

命运多舛

不过,现在ARM的命运比之前更加脆弱,甚至有可能因今年的中期选举而就此尘封。在此次选举中,反对该项目的共和党人控制了国会。不过,NASA仍计划于2015年2月就ARM概念开展一次正式评审。同时,奥巴马政府的下一个预算提案有望为ARM争取更多的资助。这也是该政府在人类航天计划方面的标志性成果。

当乔治·布什就任美国总统时,曾试图利用“星座计划”改变NASA的发展方向。他承诺会让航天飞机退役,建造新型火箭和宇宙飞船,让宇航员重返月球甚至更远的地方。不过,布什政府深受代价昂贵的伊拉克战争所累。此后,由于预算问题的困扰,新任总统奥巴马认为“星座计划”不可持续,便在2009年将其取消。奥巴马时期的NASA并未立刻提出重返月球或直接登陆火星的目标,反而将重点放在发展先进推进技术上,把到达外太空未知地点的任务当作他们的试验场。

这些指责并非没有缘由。如果“星座计划”被取消,数十亿美元的合同和上千个工作岗位也会随之消失。那些有影响力的参议员和众议员将指责奥巴马取消了“星座计划”,而却未提供可替代的目的地和截止时间,并因此摧毁NASA。

面临来自国会两党的反对,奥巴马政府选择保留“星座计划”中的载人飞船部分——“猎户座”,并且勉强答应发展与“星座计划”中火箭项目相似的太空发射系统。

尽管如此,奥巴马政府的一些资深官员依然认为,奥巴马可以通过宣布NASA宇航员的新目的地和到达该目的地的时间表来挽回之前的提议。

资金掣肘

2010年4月,在NASA肯尼迪航天中心的一次演讲中,奥巴马宣布会在2025年将宇航员送到一颗小行星上。这里只有一个问题:NASA缺钱。若想把宇航员经持续数月送至遥远的小行星,需要加快火箭和生命支撑系统的研发。实现该目标的唯一方法似乎就是大幅增加NASA预算,而这在政治上是站不住脚的。

尽管开展了一系列委托研究,NASA还是开始调研能否放弃将宇航员送到小行星上的想法。那么,是否可以将小行星送到高地球轨道甚至月球附近国际空间站里的宇航员“手上”?如果NASA能研发出先进的太阳能发电机,这个壮举有可能实现。虽然这样的发电机在推力上弱于化学燃料火箭,但它却可数年保持推力不变,从而捕获近地小行星。

支撑该方法的关键工作出现于2012年,在加州理工学院凯克空间研究所的一份报告中提出。根据当时的研究,一只价值26亿美元的自动拖船将和一个重50万公斤、7米大小的小行星会合,并将其捕获放入一个可展开的“袋子”,然后在2025年把它推入高绕月轨道。届时,宇航员将在总统设定的期限内“探访”这颗小行星。该研究的负责人之一、行星协会共同创始人Louis Friedman将该成果报告给NASA副署长Lori Garver。后者又与NASA载人航天计划负责人Bill Gerstenmaier分享了这个消息。在NASA高级官员的支持下,白宫在犹豫中批准了该项目。

从这个尴尬的时间点开始,ARM诞生了,尽管形式上稍微作了改动:NASA将预估的支出砍掉了一半多,并把直径约5米的小行星送入高月球轨道提出了两种相互竞争性方案:一是类似于Friedman和同事提出的“捕获小行星然后将其放入袋中”;二是利用机械臂从一颗较大的小行星上扯下一小块样本。

2013年4月,ARM首次公开披露后,质疑声四起且一直未曾间断。无论是那些满怀希望、想重回月球或登陆火星的宇航员,反对所有政府资助的人类航天计划太空学家,还是那些担心支出可能增加的政府会计或是反对任何来自奥巴马提案的国会共和党人,几乎每个重要的太空政策支持者都能找到反对该项目的理由。

总结下来,一个严峻的结论似乎不可避免:很有可能,在探寻适合人类登陆的小行星任务的初步投资计划被否决之后,NASA对ARM的优先考虑或成为一个极其昂贵的错误。正如之前多次发生的一样,惯性的、两败俱伤的冲突似乎将再次让NASA的最新人类航天计划走向深渊,陷入绝境。(闫洁)

《中国科学报》 (2014-11-18 第3版 国际)
 
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