“星際飛船”何時登陸火星?9個登火點已經鎖定

騰訊太空2019-09-13 06:30:03

SpaceX正在研製“星際飛船”火箭系統,在設計上能夠將人員和貨物送上火星。這家公司希望在本世紀20年代中期執行第一次“星際飛船”火星探索任務。現在,他們已經鎖定了至少9個潛在登陸點。這些登陸點的地下存在水冰,登陸的風險也較低。為了探火任務的順利實施,SpaceX與美國宇航局(NASA)和亞利桑那州大學合作,對這些潛在登陸點進行偵察。


埃隆·馬斯克的SpaceX 正在研製用於火星探索的“星際飛船”火箭系統


根據美國宇航局的航天圖片庫,埃隆·馬斯克的SpaceX正為旗下的“星際飛船”甄選火星探索任務的理想登陸點。現在,SpaceX已經鎖定了9個候選地點。這些地點較為平坦、溫暖,登陸的風險也較低。亞利桑那州大學的一名科學家證實了SpaceX的登陸點偵察計劃。


“星際飛船”是一款高聳的兩級火箭飛船,能夠一次性將150噸貨物和100人送上火星。按照計劃,“星際飛船”將在本世紀20年代中期首次執行火星探索任務。“星際飛船”的每一個候選登陸點的地下都可能存在可以被機器人和宇航員獲取的水冰。理論上,這些水冰可以轉化成飲用水、氧氣和火箭燃料。


火星高程地圖,箭頭處為SpaceX“星際飛船”的9個候選登陸點


太空探索史作家羅伯特·齊默爾曼在自己的網站上公佈了候選登陸點的照片。他說:“我興奮地發現SpaceX開始研究‘星際飛船’的火星登陸點。”他指出每一個潛在登陸點都可能發現地下水冰。


“星際飛船”潛在登陸點的照片由火星偵察軌道器的超高分辨率成像科學實驗照相機(HiRISE)拍攝。在對火星地表特徵進行成像時,HiRISE相機的解析度可達到每像素30釐米,是谷歌地圖的三倍。每次火星偵察軌道器環繞火星飛行時,HiRISE相機只能拍攝數量有限的照片並傳回數百萬英里外的地球。科學家需要提前幾個月提出拍照請求,以獲取他們感興趣的火星區域的照片。


藝術概念圖,SpaceX的“星際飛船”矗立在火星上。不遠處是溫室和一個正在建設中的太空殖民地


所有與“星際飛船”有關的拍照請求都是由噴氣推進實驗室的行星地質學家內森·威廉斯提交的。此前,威廉斯曾提交數十次相關拍照請求,為美國宇航局未來的“火星2020”號探測車任務提供支持。“火星2020”號將登陸傑澤羅隕坑。此外,他還為SpaceX的“紅龍”火星任務提交數十次拍照請求。不幸的是,“紅龍”計劃已經不復存在。齊默爾曼表示:“威廉斯與SpaceX簽署了保密協議,不會就‘星際飛船’相關的拍照請求發表評論。”


在火星隕坑,科學家發現了水冰存在證據


4月29日,威廉斯請求拍攝與“星際飛船”有關的18幅不同火星照片,每個候選登陸點兩張照片,角度略有不同,以創建成對的立體圖。這些立體圖能夠揭示候選登陸點的細節,包括地形特徵和各種風險。在威廉斯請求HiRISE拍攝的9個地點中,6個地點的照片已經公佈,2個地點的照片尚未公佈,最後1個地點的照片尚未拍攝。


在“商業內幕”網站發表相關報道後,行星地質學家、行星圖像研究實驗室負責人阿爾弗雷德·麥克伊文證實了SpaceX的登陸點偵察計劃。他在接受“商業內幕”網站的電郵採訪時表示:“按照噴氣推進實驗室的命令,HiRISE項目組對SpaceX的候選登陸點進行成像。這項工作始於2017年,最初是為‘紅龍’登陸器拍照,現在則為‘星際飛船’拍照。”


藝術概念圖,“火星2020”號正在火星上勘測


按照馬斯克的設想,本世紀50年代SpaceX將在火星上建成一座自給自足型城市。馬斯克之所以想殖民火星,是為了在這顆紅色星球上為人類打造一個“備份”。為了在不破產的情況下實現這個夢想,他需要建造大量“星際飛船”同時還要具備在火星上補充燃料的能力。


SpaceX希望“星際飛船”可完全重複使用。如能做到這一點,他們將創造歷史。如果能重複使用,發射成本將降低100倍,甚至1000倍。在火星上補充燃料是馬斯克火星殖民計劃能否順利實施的關鍵所在,這也就是為什麼SpaceX將甲烷作為燃料。
SpaceX希望讓“星際飛船”在平坦、多冰和地勢較低的火星區域著陸


馬斯克表示藉助太陽能或者核能,薩巴捷反應能夠將火星稀薄大氣層中的水和二氧化碳轉化為甲烷。這種燃料,再加上從水中提取的氧,可以充當“星際飛船”的燃料,同時為宇航員提供氧氣和飲用水。


9個潛在登陸點中的8個位於阿卡迪亞平原(北部)和亞馬遜平原(南部)交界一帶。麥克伊文指出候選登陸點主要集中在北半球中緯度的低海拔地區。有證據顯示這些區域的地下淺層存在水冰。


2019年8月27日,“星際跳躍者”在德克薩斯州博卡奇卡進行試飛。“星際跳躍者”是SpaceX的第一個“星際飛船”原型


候選登陸點所處的區域據信存在巨大的地下冰川。這些冰川被快速埋入地下,經過數百萬年的歲月變遷仍大體保持完整。附近的隕坑形狀就能證明這一點。遭受隕石撞擊後,被撞地點發生塌陷,這是因為撞擊導致冰暴露在空氣中,昇華為氣體。火星大氣層的厚度只有地球的1%左右。


SpaceX的候選登陸點較為平坦,基本上沒有大塊的岩石。這很好理解,換做是你,你也不希望自己的飛船在遍佈岩石的區域登陸。此外,這些地點還遠離火星的極地冰蓋,溫度高於其它地區,能夠獲得充足的光照(有利於收集太陽能),同時地勢較低。低海拔地區的空氣下沉,密度升高,有助於提高薩巴捷反應的效率,進而為“星際飛船”生產更多甲烷燃料。


火星-月球溫室原型。美國宇航局為這個生物再生式生命保障系統提供了部分資金


目前,SpaceX還沒有製造出能夠進入軌道的“星際飛船”,更不用說登陸火星。此外,這家公司也沒有透露會如何開採火星水冰,如何建造資源可回收再利用的永久性棲息地,以及如何在火星往返之旅中確保宇航員的安全。


不過,SpaceX已經開了一個好頭。他們製造並測試了使用甲烷燃料的新型“猛禽”發動機。SpaceX還將“猛禽”裝上“星際跳躍者”(“星際飛船”的早期原型),7月25日在德州進行試飛。當時,“星際跳躍者”升空至距地面150米的高度。


“星際跳躍者”,SpaceX的第一個“星際飛船”原型


現在,工人們正在製造兩個體積更大,具備入軌能力的原型,一個是在德州博卡奇卡製造的“星際飛船Mk1”,另一個是在佛州科科拉制造的“星際飛船Mk2”。馬斯克日前發推文稱SpaceX將在10月放飛這兩個原型,升入距地面20千米的高度,不久後開始環地飛行。


如果一切按照馬斯克的時間表進行,SpaceX將在本世紀20年代中期讓遊客環遊月球,而後執行火星探索任務。9月28日,馬斯克將公佈“星際飛船”的最新設計以及發射系統的最新計劃。此外,他還可能透露“星際飛船”首次星際探索任務的登陸地以及背後的原因。


翻譯:牛樹軍
編輯:李安



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