庆云古诗词

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美国为什么不独立建造空间站 美国有能力单独建造空间站吗

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2023年11月20日 每日一猜答案: 答案:ABC
每日一猜答案分析:


美国为什么不独立建造空间站,美国为什么不闹独立,美国为什么不再造一个空间站,美国为什么不建立殖民地

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今天,神舟十五号载人飞船乘组返回地面,神舟十六号飞船乘组已经在轨开始执行任务,中国空间站很快也将迎来 II 期工程。

在人类历史上,中国发射了自己的空间站,苏联 / 俄罗斯也有自己的空间站,那么除了多国联合研制的国际空间站,美国是否也发射过自己的空间站、美国的空间站为何似乎没有什么太大的名气呢?

土星五号运载火箭

其实,美国也是发射过空间站的,只不过相比中苏两国发射的空间站,美国独立研发的空间站堪称半路出家,性能比较原始。在阿波罗计划结束后,美国还剩下最后一发土星五号火箭,由于土星五号巨大的入轨能力完全过剩,这枚土星五号一下子没有了用武之地。美国人一合计,干脆来了个废物利用,在这枚土星五号上直接上手改造―― NASA 把土星五号的 S-IVB 也就是第三级拆了下来,中间加上隔板变成了两层,上层设置气闸舱、对接口和各种实验设备,下层设置生活舱,就这么改出来一个 " 天空实验室 " 空间站来。

天空实验室组成

平心而论," 天空实验室 " 的性能确实不咋地,实际使用也是一波三折――发射时就因为隔热瓦脱落差点让整个空间站都寄了,发射上去之后空间站内气温很快上升到不能住人。NASA 万般无奈之下只好又发射了一艘 " 阿波罗 " 飞船,由著名航天员康拉德指挥,展开了在轨抢险。一通操作猛如虎之后,总算把空间站恢复到了可用状态,但是,这也决定了 " 天空实验室 " 不太可能发挥多大作用了,只在轨运行了不到两年就被迫停止工作,1979 年坠入大气层烧毁。后来美国再也没有独立研发过空间站,直到 ISS(国际空间站)的出现。

国际空间站

所以,美国在空间站研发上,是真正的没有什么经验,以至于 ISS 的核心舱段还需要俄罗斯帮忙才能搞得成。究其原因,NASA 在登月计划上花费了数百亿美元的预算,在苏联研发单舱段的 " 礼炮 " 系列空间站时,美国根本就没有往空间站的科技树上点;而苏联开始搞多舱段构型的 " 和平 " 号时,美国又把科技树点在了航天飞机轨道器上,这是比较重要的因素。

从现在的角度来看,美国弄的这两个大型载人航天计划,投入产出比不大,过分强调技术的先进性而忽视了性能均衡,花了大量资金搞出来一大堆奇观,很难说得失如何。而苏联正相反,把科技树点在了空间站上,结果载人登月最终被放弃了,得失如何,个人自知。

时代变了,咱们要对中国航天有足够的自信

所以,目前来看,唯一有潜力同时独立推进空间站的研制,再加上独立推进载人登月计划的,只有我们了。

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为什么美国这么多年都不登陆月球 美国为什么这么多年不登陆月球

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随着中国载人航天工程办公室 " 官宣 "、我国将在 2030 年前实施载人登月任务,中国人民的航天热情被再次点燃。与此同时,带来的则是新一轮的、对美国 " 阿波罗 " 登月计划的讨论乃至质疑:

毕竟一方面,从最近一年、几年的情况看,美国在国际事务上的下限越来越低," 偷窃、撒谎、欺诈 " 无一不通。既然现实中的美国各种坑蒙拐骗,那么没有理由不相信 " 阿波罗 " 计划时的美国也是一样的德行?

另一方面,咱们多多少少对于登月计划的 " 首次 " 还是很看重的。咱们从小到大,争先进位、勇争第一的意识几乎就是浸透在每个人的骨子里的。既然如此,是否是第一个登上月球、或者真正登上月球的国家,对我们当然重要。

那么,以目前我们所了解的情况,美国的 " 阿波罗 " 登月计划是否是一个确实存在并认真实施的计划,美国人是否登上过月球,为何美国现在号称要 " 重返月球 ",却步履蹒跚举步维艰呢?

" 阿波罗 " 计划的真实性

大伊万觉得,起码从美国方面公开的、登月计划的实施过程和相关资料图片来看," 阿波罗 " 计划起码能够在逻辑上保证一致性。

所谓的一致性,就是计划各分系统基本能够做到紧密衔接,计划各环节可以做到逻辑自洽,不会出现某个分系统凭空蹦出来、或者某个环节被硬生生塞进去的情况。作为一个复杂的系统工程,登月计划的一致性可以说是这一计划 " 真实性 " 的极大保证。毕竟,咱们反向论证一下,如果是一个造假的计划,要做到各环节紧密衔接、逻辑自洽,计划的执行细节都能够一一对应,花的钱并不比真实的计划花的钱要少。那既然你造假都花了这么多钱了,为何不直接搞一个真实的计划呢?

发射中的土星五号

从 " 阿波罗 " 计划各分系统的研发情况看,我们就说被讨论最多的土星五号火箭和登月飞船系统。虽然大多数人只知道一个土星五号,但事实上美国早在 1957 年已经开始了登月火箭的预研工作,要知道那是 1957 年,美国自己的人造卫星还八字没一撇的时候,登月火箭的预研居然就已经开始了。当时登月火箭的代号叫 C-1,别看 C-1 火箭载荷和推力增量都不足,但事实上土星五号的三级构型,飞控模块在 C-1 上就已经得到了一定的验证。

土星五号底部五台巨大的发动机喷口

至于土星五号被众人所知的 S-1C(第一级)和强大的五台 F-1 型火箭发动机,其预研周期甚至比 C-1 火箭的预研时间还要早,早在 1955 年就已经开始了预研工作。在 1957 年其预研型号首次点火成功,1959 年就在验证试验中达到了 400 吨以上的推力并持续了 200 毫秒,1961 年 C-1 运载火箭首飞成功,而 1960 年洛克达因公司甚至连 F-1 型发动机的原型机全尺寸模型都拿出来了。各分系统完全是你追我赶的状态,分系统研发走在总体前面,总体又走在国家决策前面的例子比比皆是,我们现在觉得不可思议,可那确实是冷战的常态。

月球轨道交会(LOR)概念

" 阿波罗 " 登月飞船也一样,我们现在看到的只有 " 阿波罗 " 登月飞船,而实际上美国的载人航天计划是在 1958 年就开始的,当时还只是有一个初步的 " 把人送进太空 " 的想法,后来演变为美国载人航天的第一个计划 " 水星 "。到了 1959 年," 水星 " 计划同样八字没一撇、甚至连航天员还不知道自己要干吗的时候,刚成立的 NASA 就已经初步提出了一个载人登月的方案。1960 年 9 月,离美国把首位航天员艾伦谢泼德送入太空还有大半年时间,NASA 甚至已经开始招标登月飞船了。

又仅仅过去了不到两年时间,谢泼德进行亚轨道飞行也就一年,离约翰格伦实施首次地球轨道飞行甚至才过去了三个月,美国就正式公布了登月飞船的全部技术构型,连载人登月的技术方案都已经确定下来了,随后就开始了紧锣密鼓的登月飞船研制工作。所以说,起码从 " 阿波罗 " 计划的技术方案,实施过程来看,无论是登月火箭,还是载人飞船,研发过程和研发逻辑都是很清楚的,每一步也都有相关的研发资料和研发照片作为对应,那既然如此,计划的真实性当然是有保证的喽。

那么,为什么土星五号火箭和 " 阿波罗 " 登月飞船,在实施了 6 次登月任务之后就被弃之不用,甚至后来连图纸也找不着了呢?这其实还牵涉到我们上面提到的、计划的一致性问题:从设计思想上来看,土星五号其实颇具 " 苏联特色 ",是一种专机专用型装备,尤其是它强大的推力和近地轨道(LEO)运载能力,完全是为了登月而设计的。在上世纪六十年代的角度来看,用来执行别的什么任务,性能都严重过剩。同时,土星五号为了巨大的起飞推力,其实牺牲了颇多性能,比如 S-1C 级比冲只有 263 秒,这个数据拿到现在来看实在是不够看。

更何况,土星五号从研发到真正发射,花了 60 多亿美元,这个数据大概相当于现在的 400 亿美元。而作为对比,1960 年下水的 " 小鹰 " 号航空母舰的造价只需要 4 亿美元!这意味着,每发射一枚土星五号火箭就等于往天上扔一艘航空母舰,饶是 NASA 不断氪金,也禁不起这么烧钱……所以,登月计划在实施了几次并证明了美国自己的科技实力后,只能告一段落。但即使如此,最后一枚生产序列号 SA513 号的土星五号火箭,也有自己的去向,作为天空实验室在 1973 年被发射进入了太空,结束了土星五号运载火箭的历史。

土星五号运载火箭历史结束后," 阿波罗 " 系列登月飞船的历史还在持续,在 1975 年实施了一次阿波罗 - 联盟测试计划,同时执行了几次 " 天空实验室 " 空间站任务。但事实上,连载人登月还没有真正做到,NASA 又开始盘算下一代载人飞船的研发计划了,1969 年 4 月,NASA 正式将下一代载人航天器列入预研,并明确提出要将可复用性和降低成本作为计划的要件。

1974 年,也就是阿波罗 - 联盟测试计划开始的前一年,美国就开始建造首艘试验航天飞机 "Enterprise",并在 1981 年进行了 " 哥伦比亚 " 号航天飞机的首次飞行,这样,美国从 " 阿波罗 " 飞船到航天飞机之间的技术过渡,也就这么无缝衔接上了。总之,航天飞机其实是美国在充分使用、并对 " 阿波罗 " 飞船和土星系列火箭的优势劣势做了充分了解之后,拿出的替代方案。当然,航天飞机轨道器后来一不便宜,二不安全,并没有实现 NASA 初期设计的目标,可谓是 NASA 交的最大的一笔学费,这个算是后话了。

" 阿尔忒弥斯 " 计划为啥这么难

在简要分析了 " 阿波罗 " 登月计划的一致性之后,我们可以发现,为什么美国后来再也没有复刻 " 阿波罗 " 登月计划、现在的 " 阿尔忒弥斯 " 计划也一样磕磕绊绊了。

前者从本质上来说,其实就是典型的冷战计划,不管任务性价比,甚至也不管人命,能把人扔到月球上就算胜利。在 12 艘 " 阿波罗 " 飞船中搞死三名航天员、差点搞死三名航天员,事故率高达 1/6,这个事故率已经算是高得惊人了。这种方案搁在现在别的不说,光是 6 艘登月飞船花相当于现在 2000 亿美元的高价,就足以让国会老爷把这份计划扔得远远的……毕竟,地主家也没余粮啊。

搭载猎户座飞船的 SLS 运载火箭

而目前的 " 阿尔忒弥斯 " 计划呢?大伊万认为,恰恰是美国在 " 阿波罗 " 计划中的经验导致了摇摆不定。从 SLS 的性能看,完全就是一个先进的、复刻版的土星五号。按理说用 SLS 登月完全足够了,但是美国又不太甘心,到底是复刻一个类似于六十年代的月面突击任务、赶在中国前面把人扔上去就算胜利,还是用重型猎鹰、进行多次发射和月球轨道对接、强调计划的可持续性甚至科研价值等……目前美国自己也不确定,这就是传说中的 " 五心不定输个干净 "。

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当然,美国自己目前的工业能力下降的也比较厉害,别的不说,之前负责研制土星五号 S-1C 和 F-1 发动机的洛克达因喷气,目前早已堙没在了历史的尘埃中。这些因素杂糅起来,决定了美国现在哪怕是复刻先前的阿波罗计划,也绝对没有那么简单。历史有的时候并不是呈现出线性向前发展的,呈现出螺旋发展的趋势其实也完全正常。

所以,对于我们来讲:一方面,也就不要过分纠结 " 阿波罗 " 计划的真实与否了;另一方面,在大伊万看来," 阿波罗 " 计划带给我们的,更多的是经验和教训。现在美国在 " 阿尔忒弥斯 " 计划上的踟蹰,更是给我们交出去的、免费的学费。

这让我们完全可以按照自己的步骤,安安心心一步一个脚印地实施自己的登月计划,按照效益最大化的路子来,最后的计划实施效果和收益,绝对会好于 " 阿波罗 " 计划甚至目前美国的 " 阿尔忒弥斯 " 计划,大概就是这样。

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