如何开展下一步太空计划？ 建造深空之门

我不用说大家也知道，人类的太空探索其实已经停滞了。半个世纪以前，人类踏上了月球，但从那时起，我们就没有再辉煌过。我们已经彻底探索了每立方米的低地球轨道。早在2016年, 国际空间站就宣布庆祝第10万次地球轨道环绕之旅。

能够将人类送上地球轨道的美国航天飞机也早在2011年退役了。将人类送入太空对太阳系进行探索，看上去有点希望渺茫。

但今年年初，NASA宣布下一步载人太空探索计划将会是：深空之门。如果NASA的工作一切顺利，人类将能够在不久的将来前往遥远的太空生活和工作，其生活和工作时间将达到前所未有的长度。

航天飞机计划结束之后，NASA面对着一系列的挑战。其中最大的一个是，支持及维护航天飞机的庞大团队下一步该做点什么？上千工作人员离开了航天飞机项目，到其他航天项目或行业工作，而NASA也正在努力发展下一代大型发射系统，以填补航天飞机退役留下的空白。

刚开始，NASA研究的是战神火箭，后来又被取消，转而研发太空发射系统。该系统又叫空间发射系统（Space Launch System，简称SLS），是一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭，主要目的是继续实施星座计划及取代已经退役的航天飞机。我们以前就曾经介绍过太空发射系统，这个系统能够将更多的货物送入太空，号称史上最强运载火箭系统。

第一阶段以70到110吨的星座计划载人任务为主，之后会发展130吨的货舱型载荷任务。最终的运载能力将达到143吨，甚至有可能达到165吨。整体而言，太空发射系统比土星五号火箭还要强大。

如此强大的火箭有何用处？可以用来将新型空间望远镜、机器人探测器发射到太阳系边缘空间，还可用于将人类送入太空。

除了太空发射系统,NASA还在研发猎户座乘员舱。这种阿波罗类型的乘员舱可供4个宇航员在低地轨道乘坐，并确保宇航员安全返回地球。

但现在，人类已经具有了更加强大的运载火箭，下一步太空计划应当如何开展呢？ 

艺术概念图：洛克希德马丁公司正在研发的“深空之门”。

 

深空之门

该计划将把全新的空间站送入地月之间的轨道，并按照晕轨道进行运动。晕轨道是航天器围绕平动点运动的轨迹。无论选择哪一种晕轨道，航天器都要具有控制轨道的能力。“深空之门”并不是环绕月球飞行，它所选择的晕轨道在与地-月连线垂直并通过平动点的平面附近，可作为一个中继站，帮助人类登上月球。空间站有点像拉格朗日点之间的一座桥梁。拉格朗日点又称平动点，在天体力学中是限制性三体问题的五个特解，一个小物体在两个大物体的引力作用下位于空间中的一点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止。“深空之门”空间站与月球的距离将保持在1500千米-70000千米之间，这个距离范围比较方便航天器往返。

从外形来看，它有点像小号的国际空间站，共有4个加压舱连接组成：动力舱、居住舱、货物物流舱以及舱外活动舱。

“深空之门”内部空间比较狭窄，宇航员需要共享生活空间，内部空间需要进行重新调整。同深空之门相比，国际空间站简直就是豪华宾馆。 

 艺术概念图：居住舱。

 

深空之门空间站将使用太阳能，所安装太阳能板的功率为40千瓦。它还安装有12千瓦的离子推进器，以便进行轨道控制。第一个居住舱可供宇航员居住30-60天，等货物物流舱装好之后，将进一步延长任务时间。

目前，NASA正在考虑决定由哪家公司来建造“深空之门”。目前展示的设计图纸是由洛克希德马丁公司提供的，但还未最终决定入选公司。

“深空之门”空间站的当前目标是，确保人类能够在地球的磁层保护范围外生活至少一年，研究深空效应对人体会造成什么影响。

其长期目标是，作为人类登陆火星的踏脚石。宇航员将在“深空之门”空间站组装“深空运输机”，将人类送往火星。之后还将开展更多任务。

国际空间站的宇航员有地球磁层的保护，不会受到太阳辐射及宇宙射线的伤害。“深空之门”空间站的宇航员就享受不到这种保护了。因此，必须加强辐射防护。同时，“深空之门”空间站所处区域几乎没有空间垃圾，无需配备同国际空间站类似的微小陨石及太空垃圾防护措施。

除了作为科学研究平台，“深空之门”空间站还将作为月球探索任务的操作基地。近期，NASA正在计划将新的登陆器及探测器送上月球。“深空之门”空间站可以作为一个太空船坞，航天器离开月球后可以停靠到这里，卸下样本之后再次返回月球执行其他任务。

更为诱人的是，人类可以直接在“深空之门”空间站研究火星采集的样本，避免对地球造成污染。按照目前的行星污染指导方针，来自火星的样本在到达地球之前必须进行杀菌处理。

处理之后的样本上，就不会存在生命迹象了。我相信，为了能够发现火星生命，宇航员会愿意承担风险，在空间站中对未经杀菌处理的火星样本直接进行研究。

 

“深空之门”空间站何时才能建成？

 

答案或许会令你失望——几年内估计建不好。建造“深空之门”空间站需要通过太空发射系统进行多次发射，但前面还有好多太空计划在排着队。

 太空发射系统“Block” 1型火箭的展开视图

 

2019年，太空发射系统将进行第一次发射，将无人乘坐的猎户座乘员舱送入太空进行测试，任务代号为：EM-1（探索任务1号，Explore Mission-1）。之后将发射欧罗巴快艇任务，同样也是在2019年。

这些发射任务完成之后，太空发射系统将于2021年-2023年将首次进行载人发射。该次发射的代号为：EM-2（探索任务1号，Explore Mission-2），同时也是“太空之门”空间站建设工作的开始。4名宇航员将在低地轨道外部工作3周时间，完成空间站太阳能电力总线的建设工作。

2024年，代号为EM-3的发射任务将把4名宇航员及居住舱送到空间站。2025年，EM-4发射任务将把物流舱送入太空。2026年左右，EM-5发射任务将最终把气密舱送到空间站。 

太空发射系统“Block” 2型火箭

 

接下来呢？“深空之门”空间站建成之后，将开始建设深空运输机。深空运输机有点类似于电影《火星救援》中穿梭运输宇航员的“赫耳墨斯号”飞船。目前还没有该计划的详细情况，如果一切顺利的话，深空运输机的零件将于2027年送到“深空之门”空间站。

需要进行多次发射才能够将各类零件全部送入天空，在空间站组装完毕之后，深空运输机将开始执行为期1-3年的火星任务。运输机的居住舱很大，可供6名宇航员乘坐。

2033年，深空运输机将执行第一次火星任务，在有人乘坐的情况下第一次飞越火星。届时，人类将第一次如此近距离观察火星，人类将第一次踏上火星，激动人心呀！将来的火星任务登陆之后，可以到SpaceX太空探索技术公司的豪华火星大酒店好好休息一下，然后相互道歉，数年的太空飞行时间实在太长了，无聊、寂寞、脾气不好时说过的错话、做过的错事，还请多多原谅。

这些虽然要等到将来才会实现，但我已经忍不住浮想联翩了。