翻譯:Sara9
編輯:守望黎明

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圖片來源:SpaceX

如果一切按計劃進行,SpaceX公司將在下個月發射人類歷史上最大的火箭。火箭也就是星際飛船 ——高達120米,旨在將 NASA 宇航員送上月球。而 SpaceX 的老闆伊隆·馬斯克還懷著更大的野心——用它讓人類在火星上安家。

星際飛船的載人航天能力已經進步很大,它可能徹底改變我們對地球相鄰行星和衛星的了解。普渡大學的行星科學家阿里·布拉姆森(Ali Bramson)說:“星際飛船將徹底改變我們探索太陽系的方式,行星科學隨即將會爆炸性發展。”

如果飛船真的能不負盛名,科學家們已經在談論針對海王星和它那顆太陽系最大的衛星制訂發送任務,或從地球的衛星月球及火星帶回大量太空岩石,甚至開發出新的方法來保護地球免受入侵小行星襲擾。

星際飛船正在德克薩斯州的一個名為“星基地”的地點建造,它由一個巨大的宇宙飛船組成,置於一個超大推力的助推器之上。兩者都可以降落回地球上,以便重複使用降低成本。整個飛行器將能夠在常規的低成本任務中將 100噸的貨物和人員提升到太空。飛船內的可用空間高達 1000 立方米——足以容納拆解後的整個埃菲爾鐵塔。這一點讓科學家們興奮不已。

布朗大學的行星科學家詹姆斯·海德(James Head)說“星際飛船簡直沒的說了!”。

11 月中旬 ,馬斯克在美國國家科學院、工程院和醫學院主辦的關於星際飛船的公開網絡會議上發表講話 ,談論了該項目的科學潛力。他說:“人類盡快成為一個多行星物種是極其重要的。在這一過程中,我們將學到很多關於宇宙本質的知識。” 馬斯克說,星際飛船可以在飛行中攜帶“大量科學儀器”——遠遠超過目前的攜帶水平。他說:“與以前只能發送配備很少科學儀器的微小型車輛相比,人們能探索到更多東西。”

馬斯克說:“我們甚至可以將一個 100 噸重的物體送到木衛二的表面。”

便宜且可重複使用

所有這些設想的核心就是星際飛船不僅要尺寸大而且要成本低廉。雖然像 美國航空航天局(NASA) 和歐洲宇航局( ESA) 這樣的機構只能謹慎選擇少數發射任務來投入,每次發射投入數千萬或數億美元。但星際飛船的低成本卻可以為更多任務打開大門。加州大學伯克利分校物理學講師安德魯·韋斯特法爾說:“由於介入成本低,有可能真正改變科學研究的遊戲規則。如果單次發射的航班可能低至 200 萬美元,你可以想像會有私人資助的項目和合夥飛行的遊客。”

更重要的是,與其他正在開發的超重型火箭相比,例如 NASA 延遲很久的太空發射系統和 Blue Origin公司的火箭項目, 星際飛船具有關鍵優勢。它的火箭上半部分設計成了可以在地球軌道上加油的形式,因此它就能把更多的提升能力用在科學設備而不是燃料上。例如,將人類送上月球可能需要 八次單獨的發射,由“加油星艦”多次為“登月星艦”補充燃料,然後“登月星艦”帶著科學設備和乘員前往月球。

科學家們現在開始夢想星際飛船能讓他們做些什麼。今年早些時候,美國宇航局艾姆斯研究中心的詹妮弗·赫爾德曼 (Jennifer Heldmann) 就發表了一篇論文, 探討星際飛船前往月球和火星的飛行所帶出的一些科研項目。其中一個巨大的便利就是星際飛船可以從地球攜帶大型設備——不再像阿波羅登月任務那樣將很小型化的設備安裝在小行走車上。赫爾德曼說:“例如,你可以帶上一台鑽機,鑽探一公里深,就像我們在地球上所做的那樣” 這將提供前所未有的深入月球和火星內部的機會,探尋可能存在的冰和其他有用的資源。赫爾德曼說,放在以前這樣的想法“有點瘋狂”,但有了星際飛船你就可以做到。她還補充說:“飛船上可能還有剩餘的空間,你可以想想帶還上點什麼設備呢?”

因為星際飛船可以返回並降落在地球上,理論上它也可以帶回大量樣本。可以從各種不同星球帶回大型實體,將使地球上的科學家以前所未有的規模獲得外星物質。赫爾德曼說,這可能會揭示無數謎團,例如月球的火山歷史或火星上的“生命和天體生物學問題”。

星際飛船還可以通過從地球直接發射或使用月球和火星作為中轉加油站來實現對其他星體的更複雜的探索,這就是馬斯克設想的雄心勃勃的未來。

我們去海王星

來自一個名為概念探索研究的國際科學家小組
有一個想法,就是製造一種叫Arcanum 的航天器 ,利用星際飛船的載運能力來探索海王星以及它那顆太陽系最大的衛星——海衛一。海王星只被訪問過一次,1989 年美國宇航局航海者(Voyager) 2號飛船曾訪問它,但關於海王星還有很多我們不知道的東西。維也納大學的研究員兼 Conex 的聯合負責人詹姆斯·麥凱維特(James McKevitt )說: “沒有人真正考慮過用星際飛船完成更多的使命, Arcanum 航天器就是未來的備選任務。”

這種航天器重約 21 噸,比迄今為止最大的深空探測器重四倍,現有的火箭無法發射這麼大的飛船,但星際飛船會讓它成為可能。麥凱維特說,探測海王星的Arcanum 航天器將有許多組件,包括一個用於研究海王星的軌道飛行器,一個用於研究其衛星 Triton 的著陸器,以及一個用於撞擊 Triton 表面“進行地震實驗”的穿透器,以了解其地質結構。該任務還可以配備望遠鏡,以便研究外太陽係並幫助尋找其他恆星周圍的行星。

其他想法也許更具前瞻性。加州大學聖巴巴拉分校的物理學家菲利普·魯賓 (Philip Lubin) 計算出,可以使用足夠大的火箭來 阻止小行星撞擊地球。飛船可以攜帶足夠的炸藥來炸碎一顆來襲的小行星,比如當初滅掉了恐龍的那種10 公里直徑的岩石小行星。這樣在它有機會侵害地球之前,炸碎的碎片會在大氣中無害地燃燒殆盡。

星際飛船也可能是發射觀察宇宙的巨型太空望遠鏡的更好方式。目前,美國宇航局和歐空局即將推出的詹姆斯韋伯太空望遠鏡等設備必須折疊起來發射 ,發射過程昂貴、複雜而且精細要求高,很容易出錯。美國宇航局建議,一種名為 LUVOIR 的規劃中的超級望遠鏡可以在星際飛船上發射,該望遠鏡用在對其他恆星周圍的類地行星進行成像觀測。而馬斯克則表示,SpaceX 已經在開展“一個有趣的項目,要造一個非常大的望遠鏡,用一個地面望遠鏡的鏡頭來製造出一個太空望遠鏡。”  但目前還沒有透露更多細節。

馬斯克表示, SpaceX 可以在 2022 年進行多達 12 次的星際飛船試飛,月球和火星的任務都已目標在望, 並且具有很大的科學潛力。 SpaceX 前火星開發高級工程師瑪格麗塔·馬里諾娃 (Margarita Marinova) 表示:“一旦星際飛船開始飛行,開發速度將非常快。將會有更多的人能夠參與飛行。當您擁有 100 噸的發射能力時,添加科學硬件非常容易。如果有人想擁有有效載荷空間,他們可以出錢購買。這將是科學研究方式的巨大變化。”

當然,我們也要保持審慎的態度。雖然星際飛船已經進行過試飛 ,但那是在沒有使用超重型助推器的情況下完成的,我們還沒有看到完整的火箭發射。星際飛船是一台極其龐大和復雜的裝備,在其開發過程中仍可能遇到麻煩。 SpaceX 和馬斯克此前也曾多次延期 。星際飛船提出的到達月球和火星的方法依賴於地球軌道上的多次加油任務,這些過程複雜且未經測試。

然而,當星際飛船一旦成功,它可以完成的任務確實很令人興奮。它可以從內太陽係到外太陽系,甚至可以飛得更遠,這很可能開啟一個全新的空間科學時代。加州大學伯克利分校的太空科學家阿比謝克·特里帕蒂( Abhishek Tripathi )說:“我相信一些非常聰明的頭腦會開始考慮給星際飛船安排什麼科學任務”。

正如馬斯克所說:“真的是你能想像的任何任務。”

原文鏈接How SpaceX’s massive Starship rocket might unlock the solar system—and beyond

發布:陶子

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