《自然》撰文提出小行星或为星际旅行更好途径
时间:2017-12-07

  大自然写了一个小行星或更好的方式星际旅行 - 新闻 - 科学网

  每星期至少有一颗直径约10米的小行星会经过月球。照片来源:Detlev van Ravenswaay

  人类进入宇宙的下一个重大步骤将是星际旅行,但科学界对这个问题的共识是向前迈进一步是非常困难的。今年六月份,美国国家研究委员会的一份报告提出了多种星际旅行的替代路线,但没有给出实质性的建议。它回到月球吗?直接登陆火星?或者把其他行星上的巨石,然后进入月球轨道,让一些无聊的宇航员可以去某个地方,有什么东西?美国航空航天局需要在2015年1月发布奥巴马总统的新预算之前决定采取哪条路线。

  “自然”杂志的文章指出,其中一些选择比一些更好。探索人类宇宙的成本和复杂性需要仔细评估实现人类最终目标的各个要素:登陆火星。

  但是美国宇航局的下一个重点计划并不是为了这个目的,小行星返回任务(ARM)是一个价值数十亿美元的项目,旨在将这个事件捕捉到一个小行星上,并将其带回到宇航员可以到达的地面。诸如巨大的捕获口袋或类似于由Rube Goldberg设计的巨型街头游戏爪的设备的补充性空间设备,但是这些设备对于火星上的人类是无用的。

  有一个更好的办法。每年有数以万计的小行星(如集装箱或更大的小行星)穿过月球。例如,今年9月份几乎错过了观测小行星2014RC。科学家需要在遥远的地方找到自己的踪迹,因此大量载人航天任务的机会窗口将打开。

  开启人类宇宙探索门户需要三个条件:全面调查小行星,在数千附近的小行星中确定合适的宇航员;航天器寿命的延长和远程能力的提高,导致地球与火星之间的距离不断缩小;已经开发出更好的自动化车辆和设备,可以由宇航员探索,不管地球的大小,形状或旋转速度如何。而地球调查也可以对未来小行星对地球的影响进行审慎的预先评估。

  擦肩膀擦肩而过

  大部分绕太阳运行的小行星都在火星和木星之间的小行星带上,木星的引力和其他力量将小行星推入地球四亿米的轨道,几乎小行星(NEA)大约30公里直径虽然大部分以米为单位,小行星数量最少也是最常见的,他们经常骚扰地球,每天都有大量的粒子和卵石来自这些宇宙中最小的行星,小行星每年袭击地球。

  2013年2月,一颗直径约20米的小型小行星在进入俄罗斯车里雅宾斯克市之前亮起了天空,粉碎了城市的许多窗玻璃,撞击了陨石的门槛,对地球上的人类造成了极大的伤害平均每五十年一次,与车里雅宾斯克相似的一颗小行星撞击地球,这些小行星经常落入海中,例如从一亿三千七百万年前的白垩纪到六千五百万年前,一颗直径约为10公里撞上了地球并落入大海,幸好这是一场百年不遇的盛事。

  小行星不只是敌人,他们也可以成为朋友。近40年来,人类长期以来一直认为NEA是人造航天器比月球表面更容易到达的地方,由于其极小的引力场,与小行星的密切接触只需要它就可以在没有需要的情况下飞行用于任何其他专用起落架。

  地球与火星轨道之间的小行星为测试载人航天器的航程和航行能力提供了里程碑的参考范围,人类的第一次太空任务可能只持续几周,难以到达更远的地方;但是它的探索能力在未来将达到数月甚至更远的星际空间,最终证明火星在你的指尖。

  2009年,美国总统授权的一个宇航特派团认识到,NEA是一个灵活的通往低成本和任务准备的火星的途径。在2010年4月的一次演讲中,奥巴马用小行星和2025年作为航天工作者的太空探索探测器。尽管美国前总统肯尼迪计划在1961年5月的演讲中启动月球登陆计划有点弱,但美国航天局的布局却把奥巴马的话当作浮标。

  现实情况是,到20世纪20年代中期,任何人都可以到达任何已知的近地星球,它仍然超出了现有航空系统的科技能力和预算能力。因此,ARM议程的登陆已经重新开始:没有必要再发送小行星,但到2025年,他们通过人造航天器设备从小行星带回了一些物质。将使用无人驾驶的太阳能推进设备来捕获战利品并将其带回宇航员可以研究的月球轨道。

  这个做完了?这绝非如此。捕获,装载和重新发送获得的小行星样品的硬件和操作设备的发展是当前研究中的一个死路,尽管如此,它们对于长期载人航天旅行来说是没有价值的。向月球发射一定数量的小行星样本是测试太阳能推进器性能的更合理的方法,对保持宇航员安全非常重要。向这些人传达的信息是,他们需要耐心和承诺登陆火星,需要扎扎实实地巩固太空能力,而不是一次性昂贵的招数。

  探索门户

  科学家认为,美国宇航局需要一个更实际的计划。登陆火星的长期目标是明确的,近地星球是最容易进入星际空间并落在火星上的垫脚石。但是,如果你可以等待小行星接近地球,为什么选择进入空间捕捉小行星呢?

  科学家有大量的小行星可供选择。粗略的估计表明,现在有超过一千个已知的小行星直径达到几十米或更大,仅仅是地球表面的几倍,而这些仅仅是冰山一角。仍然有超过1000万个地球或轨道上的小行星等着被科学家发现,一个或多个小行星每周飞入月球轨道,由于现有行星观测网络的覆盖范围有限,迄今为止只有0.1%的小行星已经发现人类探索。

  可以在光学距离观测到的近地行星也是对地球构成潜在威胁的行星,在他们找到我们之前找到它们是地球科学家数十年来经常谈到的一个口头禅。然而,美国国会和美国航天局都没有资助大型望远镜的调查。美国航空航天局每年只花费了2000万美元的一小部分预算,并用修改的天文设施随机进行一些搜索。

  目前的调查还没有达到美国相关法案的要求。美国国会在2005年年底通过的“乔治·E·布朗近地天体监测法案”要求美国宇航局到2020年发现直径为140米或更大的危险近地行星的90%。如果投资资金没有显着增加,这个目标将会失望。这是一个巨大的挑战,需要美国国家航天部门,院长和国会的大力支持:每年将科研经费增加到2亿美元。与美国宇航局的新边界空间项目相比,这样的预算可以让这项研究在十年内完成,这个项目是太阳能驱动的非载人航天任务的行星发射,而这个任务只是数十亿美元的ARM项目的一小部分。

  一旦人类能够到达小行星的自然轨道,数以千计甚至更多的小行星的门户将被打开,进一步使整个太空探索在二十世纪二十年代末和二十世纪三十年代稳步前进,并在本世纪中叶留下评估一些替代的商业空间资源。

  例如,ROVs将成为小行星探索所需的技术,例如,在轨道上或在火星表面工作的宇航员可以使用自动化设备。大多数小行星的形状非常不规则,巨石散布在整个轨道上。没有理由期望遇到一个缓慢,稳定,具有安全,平坦的表面,对航空设备非常好的小行星。

  挑战是艰巨的

  今年最后两个月完成后,奥巴马的2015年预算将会形成,美国宇航局需要在优先项目之间做出选择,放弃ARM任务的概念,优先考虑行星观测,为未来的载人航天任务奠定基础。

  NASA总部的人类探索,空间技术,科学和其他项目必须集中资源来解决所谓的巨大挑战。美国国会和白宫应该资助一系列主张为了全人类的利益而进行科学技术和科学研究的协调发展和研究的任务。

  这样一个巨大的,具有挑战性的任务应该是关于人造航天设备和人类的未来。它应该和新边界项目的预算相似,这个项目在选择星球探测项目方面进行了竞争,每个项目支持了大约8亿美元。对小行星的深刻理解能够推动行业和学术界朝着最佳方向努力,优化长远布局。所有参与申请的竞争性选择也可以确保纳税人的投资回报最大化。

  大自然指出了探索三个与地球有关的领域的重要性:进行行星调查,以确定在完成2005年调查任务的同时在目的地导致火星的一系列人类 - 地球中微子;进行竞争以找出自动测量小行星的取向。未来的一天,人类文明将会继续存在或依赖于它。寻找从小行星获取宝贵资源(如水或矿物质)的自动化方法可能有助于在未来数十年内支持人类前往外层空间。

  美国航天局需要回到正轨,在人类的太空探索方面有一个巨大的飞跃。 (红枫树)

  “中国科学”(2014-11-04第3版国际)

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  自然报告(英文)