蹒跚学步的孩子走几步总会回头看看妈妈在不在身边,人类的太空探索也正处于这个阶段:宇航员只能在载人航天器上逗留几周时间,即使是在低轨道的国际空间站,宇航员也只能生活6~12个月,一有紧急状况,几个小时内就返回地球。人类要探索更远的太空,就必须摆脱对地球的依赖,慢慢积累太空探索的经验。
“摘星计划”真正的目的是在2030年前将宇航员送往那颗火红色的火星。
发射一艘中型货运飞船抵达火星并停泊在火星轨道,等待后续宇航员的到来,并将其作为太空探索的中转站。这个过程中有很多技术难关需要攻克,而“摘星计划”则是下面这些核心技术的试金石。
太阳能电动推进技术飞船要飞得远,一定要有足够的燃料。但是,如果燃料太重就限制了飞船飞行的距离和载人载货的能力。解决这个难题的办法是使用太阳能电动推进(SEP)技术,利用太阳能面板获得电能,通过电磁场加速氙离子产生推进力。这是一种比较高效的动力选择,是“摘星”和“登火计划主要的能源动力转化方式。
空间对接技术在“登火”计划中宇航员需要进行复杂的飞行器空间对接和检修。首先,可能需要对接绕月的空间站或者货舱组件,然后从空间站飞往火星。返回时,宇航员还要再次进行对接。因此,“摘星计划”要开发新的传感系统和机电系统,并进行测试。
精密控制技术在“摘星计划”中科学家会利用低速推动力和地球、月球的引力,学习如何精确地控制太空中如小行星大小的物体。由于地球和火星的距离大约在0.55亿千米至4亿千米之间电磁波信号要经过3~21分钟的延迟才能到达飞船。这个延迟会给飞行器的控制带来非常大的挑战。想象一下,在玩电子赛车游戏时,如果每次你按了左转、右转的按钮,赛车都要3分钟后才有反应,你是不是要训练很久才能打通关?
新型太空服技术现有的太空服是40年前设计的,其维护修理过程比较复杂,需要回到地球才能实施,因此,它只适用于近地轨道任务。登陆火星所用的新式太空服要求在空间站就能进行保养维修,还要抗高压(火星大气压较高),能长期工作,并且要针对火星的特殊环境,在冷却系统、湿度控制、氧气调节等技术方面做大量的改进。
样本采集和防污染技术宇航员将在这颗“摘”下的小行星上练习如何采集标本,如何防止地球上的细菌被带到小行星上面,以及如何避免把小行星上的潜在有害物带到地球上。
通过“摘星计划”,科学家还能试验小行星防撞技术:携带着岩石的太空船将长期(从215天到400天不定)保持在某一特定位置,利用引力和推力慢慢地改变小行星的运行轨道。其中涉及力和角度的精密计算以及控制,是个慢工出细活的过程。在这一过程中,科学家将获得十分宝贵的经验和数据。这些经验和数据在未来需要的时候,可以用于将小行星拖离可能撞击地球的运行轨道。
此外,科学家将对小行星的构成以及矿物做更深的了解,比如是否有可能从中获取氧气和水,作为未来太空探索的补给,甚至作为3D打印的原料?另外,万一哪一天人类用光了地球上的矿产资源,是不是可以抓颗小行星过来,开采上面的有用资源?到了那时,还真的是“想摘颗小星星,为你悬挂在屋顶,和我一起守护你梦中最美的情景”呢。