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人类探索登陆月球和登陆火星的太空技术有没有本质上的区别?貌似就距离远近了吧?

泡在奶味里1年前 (2023-12-15)阅读数 5#综合百科
文章标签飞船火星

我觉得区别不是很大,但仍有区别。

1、月球与火星质量不同,所需的技术也不同。月球的质量远远小于火星,质量约7350亿亿吨,差不多相当于地球质量的1/81左右。火星半径约是地球的一半,体积为15%,质量为11%,质量约为月球九倍、地球的九分之一。一个星球的质量越大,引力就越大。在月球登陆,飞船(或登陆器)所需的反推力装置、所需的燃料与在火星登陆要求就不同。在火星登陆,就要求有更高的强度,更结实的结构,需要携带更多的燃料。

2、从火星重新起飞,要比从月球重新起飞困难得多。月球表面的重力约是地球重力的1/6,表面逃逸速度只有2.38千米/秒。火星的表面重力约为月球的2.5倍、地球的10分之4,表面逃逸速度5.02千米/秒。如果飞船(或登陆器)从火星起飞,所需的推力装置要比月球探测器大得多,需要的燃料也多得多。从相应的体积和重量来说,这个问题不是容易解决的。

3、距离带来的问题。月球与地球的平均距离只有38万千米,而火星与地球最近时也有约5800万千米,是月球距离的150多倍。人类至今发射的星际探测器都是一次性使用的。从地球到月球,只需要短短的几天到十几天,加上在月球上的探测活动所需要的时间,也不过一年左右。只要撑过这段时间,探测器是自行老化,还是某部件失灵而死亡,都是无所谓的。就是说,对探测器的寿命没有更多的要求。而火星则不同。仅仅是到达火星的时间,就需要几个月到几年(要看轨道设计、速度设计等许多方面)。俗话说,夜长梦多,谁知道在这段时间内,探测器在太空中会遇到什么事情呢?想像一下,我们去3.8千米以外的地方,溜达着就可以去了。而要去580千米以外的地方,即使是自驾车,也得事先检查车况、确定路线、准备点吃喝、带好盘缠吧?顶不济,还可以随时寻求帮助。可是在太空中,一旦出问题,那可是叫天天不应,叫地地不灵。所以,对于火星探测器,任何一个零部件,都要仔细检查,做到万无一失。而且对使用寿命还要有更高的要求。还有,一路上的空间环境和空间天气。几个月到几年的时间里,探测器要暴露在空间环境中。空间中的宇宙高能粒子流无时无刻都在轰击着探测器,也一定会对探测器部件产生影响。短时间的通讯失灵都是小问题,万一造成控制系统或计算机故障,一切都是白费功夫了。

总之,看上去月球和火星差别不大,但实际操作起来,就不是单单的距离问题了。

时间相差50年,美国阿尔忒弥斯登月计划与阿波罗登月计划究竟有何不同?

一般而言,“宇宙飞船”是指位于火箭顶端,利用火箭推力进入轨道,返回时利用降落伞等降落在空旷地带或海上的载人航天器。它的特点是:价格相对低廉,一般不可重复使用。实际发射时,飞船和火箭构成一个整体,在飞船的顶端还装有逃逸塔(实际上是一支小火箭),在火箭出现问题时自动点火,牵引飞船迅速飞离到安全区域。任务完毕后,飞船只有返回舱能够承受住再入大气层的高温,利用降落伞和缓冲火箭降落回地面;其余的部分留在轨道上成为太空垃圾,等待有朝一日坠落焚毁。

由于飞船是一次性使用的,又因为飞船拥有逃逸塔等多种逃生手段,因此现阶段飞船的可靠性还是相当高的。历史上著名的飞船有苏联的“东方”号(单人,太空交会)、“上升”号(双人或三人,太空行走)、“联盟”号(三人,与空间站或“阿波罗”号对接);美国的“水星”号(单人)、“双子座”号(双人,太空行走和交会对接)、“阿波罗”号(三人,登月或与空间站对接)等。中国的“神舟”号飞船于2003年完成载人首飞,2006年完成双人多天飞行,2008年载三人太空行走,2011年与空间实验室无人对接,目前已经定型,从头到尾主要分为轨道舱(对接和气闸舱)、返回舱和推进舱,与现阶段俄罗斯的“联盟TMA”飞船相似,但功能更强。美国的“阿波罗”飞船则是分为登月舱、指令舱和服务舱,指令舱相当于返回舱。目前美国正在研制“猎户座”飞船,预计将用它实现载人登陆小行星和火星。

航天飞机(也称太空梭,space shuttle)则是可重复使用的大型载人航天器,与飞船最大的不同在于其飞机形状的机体。航天飞机在发射时利用火箭推力从发射台垂直升空,着陆时则像普通飞机一样水平降落在机场跑道上。与飞船相比,航天飞机的优点和缺点同样显著:航天飞机一次升空可载七名宇航员和大量物资,还可携带大型整件物品(如空间站舱段和哈勃望远镜),在建设国际空间站时成为主力;航天飞机可捕捉在轨卫星进行现场维修,甚至能将卫星带回地球修理;航天飞机的起飞和着陆过程较为舒适,使得专业科研人员只经过少量航天训练就可进入太空。然而,由于重复使用,航天飞机的机体渐渐老化,增大了故障发生的几率;航天飞机没有可靠的逃生手段,一旦出问题就会造成重大灾难;美国航天飞机发射时必须载人,用它来发射卫星显得代价高昂。终于,美国的所有航天飞机在2011年悉数退役,航天飞机时代结束了。

美国一共制造了六架航天飞机:“企业”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号。“企业”号是验证机,其余几架都经历过太空飞行,其中“挑战者”号和“哥伦比亚”号分别在1986年和2003年发生事故损毁。除美国以外,苏联也制造过多架航天飞机,其中唯一成型的“暴风雪”号在1988年进行过无人太空飞行。美国的航天飞机分为轨道器、固体助推火箭和燃料箱三部分,轨道器也就是机体本身;助推火箭并联在机体两侧,可重复利用数次,也是最危险最不可控的部分;同样并联的燃料箱则是一次性的。苏联的“暴风雪”号则是并联在“能源”号火箭上,具备无人飞行能力,可惜仅发射过一次。

此外,空间站的发展催生了专门用于货运的飞船。典型的货运飞船只能将货物送上空间站,由宇航员卸下货物并装上空间站的垃圾,待飞船再入大气层时烧毁。最早的货运飞船是俄罗斯的“进步”号,之后欧空局和日本分别研发了ATV和HTV,最近更有SpaceX公司的“龙”式飞船发射升空,并与空间站对接。与大多数货运飞船不同,“龙”飞船有运送货物回地球的能力,今后有望进一步改进为载人飞船。中国也将利用“天宫”系列空间实验室发展货运飞船,并将在“天宫三号”升空后进行首次试验。

最后,还有将人或货物从一个空间站运往另一个空间站的运载工具——轨道转移飞行器(空间渡船)。苏联“联盟T-15”号飞船是史上第一艘也是迄今为止唯一一艘空间渡船。随着多空间站时代的到来,专用的空间渡船可能很快就将问世。

特别注明:飞船在英语中称为“spaceship”。英语中另有一词“airship”指的是有动力的雪茄状气球飞行器,中文译为“飞艇”。

人类探索登陆月球和登陆火星的太空技术有没有本质上的区别?貌似就距离远近了吧?

目的?不同“美国开展‘阿波罗’计划的时代背景是冷战,美苏在太空中激烈竞争,而苏联通过发射第一颗人造地球卫星以及实施人类首次载人航天暂时占据优势地位。”

? 全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,美国朝野上下认为这是严重的政治问题,所以在1961年决定实施载人登月计划,显示美国作为全球首屈一指的超级大国的综合国力和技术实力。“阿波罗”计划的结果是政治上确立了美国航天领域的领先地位,科学上深入认识了月球,技术上取得了诸多突破,经济上靠先进科技拉动发展。同时,美国也凭借“阿波罗”计划积累了丰富的大型工程管理经验。

?技术差异科技进步成本降低“‘阿尔忒弥斯’和‘阿波罗’最大的技术不同点在于借助月球轨道空间站实现可重复登月。”庞之浩谈到,宇航员通过“猎户座”飞船进入月球轨道空间站,平时在空间站中开展科研工作,需要时可使用登月器随时出发降落在月面任何一点,甚至可将其作为登陆火星的前哨站。这种方式技术上更先进,实施起来也更方便。“既然新的登月计划突出经济利益,新的技术也必然成本更低。”

登月实难,政治掣肘技术不易 “阿波罗”计划出于政治目的,可以不惜任何代价,举国之力、连续投入。即使换了总统仍能保持政策一致,但冷战时代早已过去,美国政府能否说动国会在载人登月上再次投入巨额资金仍是个未知数。其次,政府更迭也会影响登月计划施行。

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