殖民月球可能比我们想象的便宜 90%

根据美国国家航空航天局委托进行的一项研究,这反过来又可能帮助我们登陆火星。
开采月球水资源或可为我们在月球和火星上建立人类殖民地铺平道路。但2015年的《太空法案》是否能够胜任这项任务?美国宇航局概念图

迄今为止,只有12人登上过月球,而且自1972年以来我们就再也没有去过。但是,美国宇航局委托进行的一项新研究发现,通过开采月球资源并与私营公司合作,我们现在能够负担得起在月球上建立永久基地。

重返月球的成本可能比预期低90%,估计成本将从1000亿美元降至100亿美元。这笔费用美国宇航局在其当前的深空载人航天预算范围内可以承担。

国家空间学会执行委员会主席马克·霍普金斯在新闻发布会上说:“成本降低十倍,就能改变一切。”

这项于今日发布的报告由国家空间学会和太空前沿基金会(两个倡导在地球以外建立人类定居点的非营利组织)进行,并由前美国宇航局高管、宇航员和太空政策专家组成的独立团队进行了审查。

“成本降低十倍,就能改变一切。”

为了大幅降低成本,美国宇航局将不得不利用私营和国际合作伙伴关系——其中之一可能是欧洲航天局,其局长最近宣布他希望在月球上建造一座城镇。新的估计还假设波音公司和SpaceX公司(美国宇航局的商业载人航天合作伙伴)将参与其中并竞争合同。SpaceX公司在开发其猎鹰9号火箭和龙飞船时仅花费了4.43亿美元,而美国宇航局本将花费40亿美元。新报告的作者希望这种89%的折扣也能延伸到近地轨道以外。

与SpaceX公司创造可重复使用火箭的目标类似,该计划还依赖于开发可重复使用的航天器和月球着陆器来降低成本。

此外,从月球表面开采燃料可以使重返月球在经济上变得可行。来自月球坑观测和传感卫星(LCROSS)的数据表明,月球上可能富含水冰,尤其是在两极附近。这一点很重要,因为水可以分解成氢和氧;氢是火箭推进剂,而氧气有助于燃烧过程。(多余的氧气也将方便地为宇航员提供呼吸空气。)

Dive Bombing The Moon
美国国家航空航天局 (NASA)

该报告设想建立一个工业基地,从月球表土中开采水,将其加工成氢气,然后将氢气送入月球轨道,以便前往火星(或太阳系其他地方)的航天器可以停靠并获得燃料补给。这项努力每年可节省100亿美元的火星旅行成本。报告估计,这个工业基地将容纳四名宇航员,并在首次着陆后的12年内,以总计400亿美元的成本提供200兆吨推进剂。

如何建造月球采矿城镇

以下是报告中概述的具体提案:

第一阶段

  • 机器人确定月球地壳中氢的含量及其位置。(**注意:此步骤至关重要。如果氢在地壳中含量不高且不易开采,那么重返月球的计划就不可行。**)美国宇航局的科学家们已经提出了这样一种机器人——资源勘探者,它将部署一个漫游车,可以搜索氢气,钻入月球表土,并加热样本以了解其内部成分。如果任务获得资助,这将是首次在外星球进行的采矿探险。

  • 开发可重复使用的航天器,将人类送往月球并返回。

  • 将人类降落在赤道附近,很可能使用仍处于开发中的SpaceX猎鹰重型火箭,该火箭的估计成本为每公斤1700美元。

第二阶段

  • 开发开采月球冰的技术。

  • 开发可重复使用的月球着陆器,将设备在月球轨道和月球表面之间往返运送。

  • 将人类送往月球两极。

  • 选择一个采矿地点。

第三阶段

  • 使用月球着陆器将Bigelow Aerospace充气式太空栖息地运送到月球表面供人类居住。栖息地模块可以放置在熔岩管中,以防止辐射。

  • 运送四名宇航员到月球表面生活,并协助大部分自主采矿设备的维修。

  • 开始开采氢气。

  • 月球着陆器每年将200公吨推进剂运送到拉格朗日点 L2 的一个储存库——月球背面月球轨道上的一个固定点。

该计划要求使用尚不存在的采矿和运输技术,但这些技术都在可能实现的范围内。Near Earth LLC的霍伊特·戴维森在昨天的记者会上说:“没有无法克服的障碍。当然还有更多需要研究和解决的问题。”

Robo Prospector
美国国家航空航天局 (NASA)

通往火星以及更远地方的“高速公路”

1962年,约翰·F·肯尼迪总统曾说过:“我们在本十年选择登上月球并做其他事情,不是因为它们容易,而是因为它们困难。”

阿波罗计划、天空实验室、国际空间站以及美国宇航局的其他项目已经为我们铺平了道路,现在已经没那么难了,阿波罗计划和国际空间站的首席工程师兼项目经理汤姆·莫泽说:“重返月球很容易,是合理且负担得起的,并且可以成为通往火星的途径……但必须有这样做的意愿。”

一份2014年的《载人航天报告》发现,将宇航员送往火星的最佳方式是先学会如何在月球上生存,但美国宇航局却选择了成本较低的途径——小行星重定向任务,而这项任务与前往火星并生存下来的目标“基本无关”。据新研究的主要研究员兼太空发展联盟领导者查尔斯·米勒说,尽管阿波罗计划之后曾有几次重返月球的尝试,但那些提案的价格标签从1000亿美元到一万亿美元不等。

米勒说,到目前为止,公众对重返月球的支持并不广泛,部分原因在于它一直显得成本高昂。“我们认为‘必须花费1000亿美元’的想法应该尽快被淘汰。”

如果开采月球氢气在经济上可行,它就可以为利用氦-3等其他宝贵资源铺平道路,并使月球旅游更加经济实惠。太空前沿基金会董事会成员加里·奥莱森说:“现在和永远,太空中最有价值的东西是人。”

该报告中的想法目前只是概念和建议,据我们所知,美国宇航局并未承诺会采纳它们。但开采月球肯定有潜力重塑太空旅行。从地球发射的火箭将不再需要携带长途旅行所需的燃料和水。取而代之的是,它们可以在月球上停靠加油。离开月球轨道比离开地球容易得多,因此这些月球中转站有可能大幅降低太空飞行的成本,为通往火星……及更远地方打开一条“高速公路”。

戴维森说:“永久性的月球定居点应该成为定居太阳系其他地区的基石。”

更新,下午3:50:本文已根据新闻发布会上的新信息进行了更新。

更新,2015年7月21日:根据7月20日发布的100页报告,本文已更新了关于该计划的具体信息。

更正,2015年7月31日:已更新以澄清,从水分裂产生的氧气一部分将用于火箭燃料的燃烧。它还将用于其他任务。报告中说:“在这次原位资源利用(ISRU)循环中产生的氧气和氢气将为燃料电池提供操作机器人系统所需的消耗品、呼吸用空气、饮用水,当然还有……推进剂。”

 

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