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24个人曾经造访过的地方
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Geoff Brumfiel 文 X.-M. Deng、Shea 编译 |
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三年前，小布什（George W. Bush）总统告诉美国宇航局（NASA），美国宇航员将重返月球！  [图片说明]：版权：NASA/J. FRASSANITO等人。 这是一月中旬下着绵绵细雨的一天，一群游客正在参观位于华盛顿的史密松航空航天博物馆。当游客们在博物馆中由玻璃钢建成的大厅中漫步时，他们会被展厅中的那个年代久远的太空密封舱所吸引。 九岁大的约翰·卡尔曼和他的阿姨珍妮特凝视着“阿波罗”11号的指令舱“哥伦比亚”号的舱门，它把第一个人送上了月球并平安返回。当这个浅黄色头发的小男孩从另一个时代盯着布满了开关和指示灯的面板时，他惊叫着说：“真是太棒了。”“看，它多小啊，”他的阿姨告诉他：“可以肯定，这和我们今天所使用的指令舱大不相同。” 事实的确如此：今天宇航员们是坐在20世纪70年代设计的航天飞机中飞行的，而不是60年代的密封舱里。但是对于未来的宇航员们来说，“哥伦比亚”号仅仅是过去和未来的一瞥。在NASA的新空间探测计划下，一个较大的、和“阿波罗”号十分相似的航天器将在2014年取代航天飞机运送宇航员进入轨道。到大约2020年，NASA计划使用这些新的航天器重返月球，并在那里建立一个前哨基地。政府关员们希望，这些持续的努力能为未来的火星任务提供技术基础。 就像在NASA中经常被谈到的那样，新“计划”最先是由小布什总统于2004年1月14日提出的。这标志着美国载人航天计划的一个全新方向。在过去的20年里，NASA专注于把人送入近地轨道，其中绝大部分是为了国际空间站。然而，新计划“是完全不同的”，NASA副局长沙娜·黛尔（Shana Dale）说：“它是为了把人类的足迹拓展到另一个世界。”  [图片说明]：“新计划”的成本。版权：NASA。 然而，这个拓展并不便宜。NASA早期的估算是到2018年该项目的资金大约需要1040亿美元。为了满足这一预算，NASA计划将在2010年停飞航天飞机机群，并且削减它在空间站上的花销。这还将推迟和取消天文学、行星科学、地球观测和航空领域中的空间科学项目。位于加州的教育机构行星学会经常批评这种资源的再分配方式，该学会的执行主任路易斯·弗里德曼（Louis Friedman）抱怨说：“这是一种拆东墙补西墙的做法。” 因此，在各方压力之下NASA正努力使得新计划更可行。与此同时，还需要激发公众的热情，毕竟其中一半人在最后一个人登上月球时还没有出生。然而预算的限制意味着事情似乎要以一种老套的方式去做，使用太空舱看起来似乎是一种倒退，取得的进步也看似是平淡无奇。新计划要求NASA在“可持续、合理和安全”的理念下开创一个更为鼓舞人心的未来。 在翅膀上祈祷  为了了解这个新计划，你必须追根溯源。NASA的常规工作并没有伴随着2004年1月布什总统的讲话而宣告结束。它早在1年前就已经结束了。2003年2月1日8时54分，休斯顿控制中心的工程师们正在引导着另一个叫做“哥伦比亚”号的航天器返航，它刚经历了16天的近地轨道飞行。“哥伦比亚”号航天飞机的飞行速度是音速的24倍，它在加利福尼亚州上空开始预定的减速制动，其被大气包裹的机翼被加热到了1300摄氏度。突然左侧机翼的4个温度传感器失灵了。“你们告诉我4个温度传感器同时失灵了？”飞行指挥勒洛伊·凯恩（LeRoy Cain）问他的小组。“不，不完全是，”回答道：“大约每4、5秒钟失灵一个。”机翼已经被受损，而且高温气体也已进入其中；在几分钟之内，“哥伦比亚”号和它的7个机组人员成了划过早晨天空的残骸。 这次事故要归结为航天飞机设计上的一个缺陷。在发射期间，机翼的前端位于外挂燃料箱之下，因此任何从外挂燃料箱上脱落的东西——在这个事故中是绝缘泡沫——就有可能损坏在再入过程中暴露于高温下的机翼表面。这一事故的调查委员会斥责NASA没有尽早解决这个问题。 但是事故调查委员会成员、乔治·华盛顿大学的空间政策专家约翰·罗格斯登（John Logsdon）指出，这些工程上的缺陷并不是航天飞机计划的唯一问题。这就像对于宇航员死亡的不安已经变成了陈词滥调。“哥伦比亚”号的任务是进行一系列的微重力实验，其中也包括为一家香水公司所做的实验。直到它以悲剧收场，这个任务也仅仅是成为了休斯顿当地报纸的头版头条。“我们相信这并不足以说明把宇航员送入太空的危险性，”罗格斯登说。这个委员会建议NASA重新审视其在载人航天的整个基调。 2003年夏末，NASA和白宫开始就未来展开了诚挚的讨论。按照NASA历史学家格兰·阿斯那（Glen Asner）的说法，当时局长辛·奥基福（Sean O'Keefe）提出了一个野心勃勃的计划，那就是航天飞机继续飞行直到NASA有能力飞往月球。然而，总统的科学顾问约翰·马布格（John Marburger）以及白宫管理和预算办公室想要一个更为保守的机器人探测月球和火星以及载人探月的计划。争论以妥协而告终：火星被纳入长期目标，月球被列入中期目标，而航天飞机则必须在2010年底前停飞。“我觉得任何人都没有得到他们想要的东西，”阿斯那说。 一个巨大的飞跃 但是，在最终公布这个决定时，这个计划被说成是“扩展人类在太阳系的生存空间”，这听起来确实让人感觉气势恢宏。“在过去的30年里，还没有人类踏足于另一个世界，”在华盛顿的NASA总部，布什对公众说：“对于美国来说是采取下一步行动的时候了。”公众和几乎所有熟悉NSA的人都狂热地赞成这项声明，因为现状已渐渐变得让人无法忍受。“NASA几十年来一直缺乏一个吸引人的计划，”NASA前雇员、《新升起的月球》（New Moon Rising）一书的作者之一凯斯·考因（Keith Cowing）说。在这个计划公布之前，他说，“如果你问10个人NASA的目标是什么，那么你可能会得到12个答案。”现在，NASA重新有了一个单一的目标。  [图片说明]：火箭科学：来源于“阿波罗”计划（右）的“战神”I型火箭（左）。版权：NASA/MSFC。 在此之前，就只有“阿波罗”计划。但是布什强调这个任务决不会卷入像先前“阿波罗”时期庞大的资金预算。他说，完成该计划所需的几十亿美元可以来自停飞航天飞机和终止对空间站的资金投入而“节省”出来的钱。因此该计划预算的增长会比较缓慢，同时这个时期存在的项目也会减少。NASA希望在2014年能拥有新的被称为“猎户”的“载人探测飞行器”以及“战神”I型火箭。到2020年，能建造建一个月球着陆器以及另一个更大型的火箭以便把它送到月球表面。 维持现状 这个计划的减慢进展还表现在总统的预算上，最先的计划是给予NASA150亿美元并且每5年增加7%，但是面对15年甚至更长的经济不景气这个方案很难执行。相反，“阿波罗”计划从开始到踏上月球的静海只用了10年时间，在此过程中NASA的预算猛增了300%。 这种温和的方式是NASA运作的新做法。“目前计划的关键是可持续性，”麻省理工学院的工程教授、前宇航员杰夫瑞·霍夫曼（Jeffrey Hoffman）说。与为了登月在短期项目上花费了大量资金的“阿波罗”计划不同，现在的计划强调可持续性，以便在银行不破产的前提下引领NASA顺利进入21世纪。 也许这个计划中最能说明NASA战略改变的就是更换航天飞机。在20世纪年代80和90年代，NASA尝试了各种各样的想法，希望未来的航天器能不借住助推火箭就进入地球轨道。几十亿美元的投入仅仅告诉我们为了实现这个构想我们还需要上百亿美元：这样一个一步入轨的航天器是难以实现的想法。 现在，负责研发“猎户”的斯科特·霍罗维茨（Scott Horowitz）说：“我们不依赖于任何的科技奇迹，这是一个更加合理的计划。”“猎户”的密封舱避开了机翼和先进的推进器，改为使用一次性助推火箭。其结果不仅仅是在操作上与“阿波罗”号圆锥形密封舱极为相似的圆柱形服务舱，其本质上更是是为了削减对昂贵新技术的开销。用于发射的“战神”I型火箭将使用和发射第一阶段的航天飞机以及“阿波罗”号发射第二阶段的J-2引擎类似的固体火箭推进器。如果出现故障，基于“阿波罗”号的逃生系统能迅速地使密封舱脱离火箭，这使得它至少在发射期间比航天飞机更为安全。 NASA的战略计划还需要谨慎，目前它正以黛尔所描述的“可承受可执行”的方式运作，以一种温和的方式实施探测计划。在开发完用于运送宇航员往返空间站的“猎户”之后，该计划将建立月球着陆器和“战神”V型火箭。与载重25吨的“战神”I型火箭不同，“战神”V型火箭将结合固体火箭和J-2发动机能把130吨的有效载荷释送入地球轨道。这足以用来发射月球着陆器以及能把“猎户”及其着陆器从地球轨道送入月球轨道的引擎。与60年代不同的是，“阿波罗”计划中着陆器和指令舱是使用同一枚“土星”V型火箭同时发射的；而未来将用一枚火箭发射“猎户”，另一枚火箭用于发射着陆器和变轨，然后它们会在地球轨道上对接，这样可以容纳更多的机组人员和更大的载荷。 资金短缺 一开始，类似于“阿波罗”计划，宇航员们将在着陆器/“猎户”的对接体上渡过一周的奔月之旅。逐渐地，NASA将在月球的南极或者北极建立一个永久的基地。希望这个前哨基地能够给工程师们一些关于人类在另一世界生存的经验，最终把这个远征拓展到火星表面。NASA将按照每年的预算来调整它的计划，而不是在那里按照计划赶进度。 这一计划在财政上的保守性帮助它赢得了国会的支持，而国会也在2005年通过立法来支持这一计划。但是这一计划中并不是所有的省钱策略都受到了立法者的欢迎。去年8月，于2005年接替奥基福的NASA局长迈克尔·格里芬（Michael Griffin）在设计还没有被充分评估之前就把载人密封舱的合同签给了洛克希德·马丁公司。霍罗维茨说，通过把资金注入一个研发团组而不是多个竞争的方案，NASA借此可以削减成本。但是在最终设计和成本未出来之前就签订合同受到了广泛的指责。“国会不得不在此项目上保持一种审慎和长期的眼光，”前共和党众议院科技委员会主席谢伍德·布勒特（Sherwood Boehlert）在去年9月份的听证会上说，“NASA和美国都负担不起另一个空间站——由于其技术上的庞杂，在该项目的潜能消失殆尽的时候它的成本却依然居高不下。” NASA已经面临着一些艰难的资金选择。布什总统所提及的在5年7%的增长并没有兑现。在1月份公布的白宫2007财政年度的预算案中NASA的预算保持不变。考因说：“对于这个计划，我会给布什‘A’，但对接下来工作我只给‘C’。”自从这一计划被提出之日起，有最终发言权的国会给予NASA的资金就比布什总统承诺的要少。雪上加霜的是还有意料之外的几亿美元被用在了航天飞机复飞和维修被2005年卡特里娜飓风损毁的设施上。除此之外，NASA还将对哈勃空间望远镜进行一次维修飞行。而且，在今年国会预算审批过程中遇到的困难很可能会给NASA造成5亿美元的资金缺口。 突变和转变 为了弥补NASA预算的全面增长，2007年的总统预算要求削减天体生物学项目50%，并且削减航空领域8.54亿美元预算中的18%。几个地球观测卫星，比如引人关注的“全球降水计划”已经被推迟。长期以来作为旗舰的科学项目，例如从火星表面采样和研究邻近恒星周围类地行星的项目，也已经被无限期推迟。弗里德曼认为，令人鼓舞的科学项目，例如哈勃空间望远镜和火星探险漫游者，已经成为了公众支持NASA的基石。他说，取消这些项目的后续项目将会降低人们对于太空的热情：“你不可能让公众去支持一个纯火箭计划。” 霍罗维茨对此表示反对，称这个探测计划将为科学家的开拓一个新的研究领域，特别是在月球领域。新计划要求宇航员能够到达科学家们想去的月球表面的任何地方，并且NASA也正在组织工作组来确定他们在月球上想要做的科学项目。他说，底线是探测要有利于科学，“即使你无法在科学预算上以美元的形式来看到它”。 同时，一些科学家也热衷于展望在月球表面上工作的前景。“虽然有‘阿波罗’计划，但是月球仍然有许多我们不了解的地方，”约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的地理学家保尔·斯帕迪斯（Paul Spudis）说。尽管模型显示月球很可能是形成于地球与火星大小天体的撞击，但是这次撞击的许多细节仍是未解之谜。研究月球基地附近的岩石并且和遥感数据进行比较可以提供科学家许多关于月球形成和演化的信息。  [图片说明]：在月球上架设望远镜？版权：NASA。 但是许多研究者，包括热衷于月球探测的那些人，都深深地怀疑它是否能提供有价值的科学回报。他们认为，科学被用来为这个计划争取更多的合理性，而这个计划却不太可能导致科学上突破。亚斯坦福大学卡福利粒子天体物理和宇宙学研究所的主任罗杰·布兰德福德（Roger Blandford）说，这些恐惧大部分来自以往空间站的经历。在计划空间站时，科学家们曾被要求提出一个研究议程。但是即使落实这个议程，它也仅仅包含了257亿美元的项目（这个数字不包含航天飞机的飞行费用）。但是最后，只有一小部分的科学项目得到了实施。现在许多人怀疑加入月球计划是否会有类似的结果。“在月球上显然是有事可做的，”当谈及月基望远镜和其他仪器设备时布兰德福德说：“但是作为一个实际的问题，大量的空间科学项目并不适合月球。” 目前为止，这个计划面对科学家们的质疑依然我行我素。在去年8月和洛克希德·马丁公司签订了用于设计和建造“猎户”的价值39亿美元的合同之后，2月“战神”I型火箭的第一期合同也会签订。而且NASA也正在专注于重型火箭和下一代月球着陆器的合同。“我认为一切正在有条不紊的展开，”黛尔说。 尽管如此，比起NASA或者前任的共和党，新的民主党占多数的国会可能对此并没有太多信心。白宫科技委员会主席、田纳西州民主党人巴特·高登（Bart Gordon）说，这个计划不应该“简单地从NASA其他的核心项目中抽取资金”。他和他的同事也怀疑这种“边执行边付钱”的做法，这使得对未来项目的总成本预算变得无法执行。“我认为国会对这种本可避免的过度资金流失过于宽容了，”高登说。 就眼前来看，国会和其他地方的观察家都同意，就停飞航天飞机进而研发新的轨道飞行器而言，新计划没有选择的余地。“我认为这个国家永远不会放弃载人航天技术，”黛尔说。但是为了使美国领先而研发“猎户”的需求并不需要转化成雄心勃勃的月球战略，更别提重新推动火星计划了。就像高登说的那样，“如果它不处于优先发展的位置，事实上自从在3年前布什总统公布这一计划之后就很少提及它，那么以它目前的形势来看很难说服未来的政府和国会继续支持这一计划。” 公众的眼睛 为了使得这个计划成为优先发展对象——而不仅仅是NASA和它的承包商拖拖拉拉办事的一个新借口——就必须吸引公众。而且一些观察认为，NASA背离实用性太远，这样一个近乎呆板的计划除了已经被造访过的月球什么都没有。“为了支持这个计划，你必须构想一个更为庞大、长远的图景，”考因说，很显然他指的是火星。“NASA对此没有采取任何行动，但是当他们意识到的时候，他们可能会面临计划被取消的危险。”他认为一种可能性是，这个计划在仅仅建造了一个用于往返空间站的航天器之后就被终止。 然而，黛尔认为该计划有足够的魅力来吸引公众的注意力。NASA现在正在致力于建立一个能和公众进行更有效交流的平台。“我认为当我们更多的和美国大众以及国会谈及此事时，他们会拥有同我们一样兴奋的感觉，”她说。为什么NASA要坐等3年才开始吸引公众的兴趣目前还不清楚；或许他们不愿意当所有的事情还在起草的时候就引来公众的关注吧。 站在“阿波罗”11号的密封舱下，也许黛尔说得是对的。当约翰·卡尔曼了解到NASA的新计划的时候，9岁的他脸上扬起了光芒。“我想当一名宇航员！”他激动地喊道。 但是对于当尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）踏上月球时仅比约翰大1岁珍妮特阿姨来说，似乎她显得更为茫然。“那么他们要重复整个‘阿波罗’计划？”当她在古老的指令舱前仔细思考后问。然后她摇摇头。“我们必须探索其他星球，”她说：“我们已经去过那里了。” |
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出自：Nature
发布日期：2007-02-01
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2001-2009 火流星工作组制作
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