在“阿波罗”计划成功登月40年之后，美国航空航天局（NASA）试图于2020年再次登月的计划正处于摇摆之中。奥巴马总统上台后，任命了一个专家小组以重新评估美国的载人航天计划，即用“战神”火箭取替原有的航天飞机。6月17日，由洛克希德·马丁公司前总裁领导的10人专家小组在华盛顿召开了首次公众会议。到8月份，专家小组将就修改或者支持“星座”计划提出指导性意见。

 

 

被寄予厚望的“星座”计划，图为“猎户座”飞船太空舱

 

什么是“星座”计划

　　“星座”计划由若干飞船和火箭组成，它们将实现人类重返月球的梦想。“猎户座”飞船将通过“战神”1型火箭发射，它可以把宇航员运送上位于近地轨道的国际空间站。另外，威力更大的“战神”5型火箭正在研发之中，它可以和近地轨道上的“猎户座”会合并且把宇航员送往月球。一旦进入月球轨道，宇航员将使用“牛郎星”登月舱来登陆月球，“猎户座”则继续留在月球轨道上。
 

“星座”与“阿波罗”

 

　　“星座”计划融合了“阿波罗”中的“土星”5型火箭和航天飞机等元素。“战神”1型火箭是一种两级火箭，它的第一级和航天飞机所使用的固体火箭非常类似。但是，第二级使用液体燃料的火箭则来自“土星”5型火箭的设计。
 

“星座”与“阿波罗”运载能力

　　“阿波罗”的登月车能运载两名宇航员；而“星座”的“牛郎星”则可以运送四名宇航员。“阿波罗”宇航员只能在月球上停留几天；而“星座”最少能够停留一周。此外，“阿波罗”登月舱只能降落到月球赤道附近的区域，而“星座”却能够在月球上的任何地方――包括月球的南北两极――着陆。总之，“战神”1型和“战神”5型火箭能够承载的重量超过“土星”5型的60%。
 

“星座”计划的预算

　　完成“战神”1型火箭和“猎户座”飞船并且在2015年前把宇航员送入近地轨道的整个花销为350亿美元，目前已经花了100亿美元。整个“星座”计划的花销可能更高：到2020年的登月将需要1000亿美元。2008年，美国审计署对“星座”计划的预算是在未来的20年花费2300亿美元。相比而言，“阿波罗”于1969年实现登月的花销是1620亿美元（按照2009年的美元价值计算）。
 
　　运营“战神”1型火箭的费用远比航天飞机便宜。此外，“战神”5型火箭不仅能把宇航员送上国际空间站和月球，最终甚至还能登陆火星。
 

“星座”计划更安全吗？

　　“战神”1型火箭的目标之一就是要确保比航天飞机更安全。它是一个双火箭系统的一部分：“战神”1型火箭负责载人，“战神”5型火箭则负责货物运输（航天飞机则将两者集于一身）。设计者们还在“战神”1型火箭上安装了一个逃逸塔，一旦出现紧急情况，逃逸塔会把“猎户座”飞船同“战神”火箭分离。设计者们预期，“战神”1型火箭要比航天飞机安全10倍。
 

担忧的问题是什么？

　　对于飞行中的“战神”1型火箭箭身稳定问题，即引擎的震动与发动机喷管的固有频率之间产生共振后，会发生“推力震荡”。目前，工程师们正在设计C型阻尼器以减缓震荡：一个放在火箭的第一和第二级之间，一个放在火箭的第二级和“猎户座”飞船之间。今年12月，NASA将对这个问题重新进行评估。其实，更大的问题是预算。由于奥巴马在NASA未来预算中削减了几十亿美元，使得“星座”计划步履维艰。
 

“星座”计划面临资金上的挑战

 

其他可能的运载工具？

　　NASA计划在今年的8月后对“战神”9型火箭进行首次飞行测试。“战神”9型火箭采用了很多和“战神”1型火箭类似的设计和改进。NASA指出：改进后的9型火箭注入了新的元素，并将证明这项计划是切实可行的，“我们正在使梦想成功。”
 
　　此外，在一些已被评估的设计中，还包括了保留航天飞机推进器系统的无翼航天器以及重新改装“德尔塔”3重型运载火箭。不管这些项目的资金是否有保证，但专家小组会再一次仔细评估这些不同的项目。
 

资料来源 Nature

责任编辑 则 鸣

 

技术建立在精密测量之上，科学家们正致力于把这一切变得更加精确――

精度决定一切

在19世纪的英国物理学家威廉·汤姆森（William Thomson，即开尔文勋爵）看来，科学事业的核心在于测量。他曾宣称：“几乎所有最伟大的科学发现都是精确测量的回报。”

1954年，开尔文因其对于热力学的独创性贡献而受到表彰，并且他的名字还被命名为温度的基本单位。如今，在科学家的努力下温度的精度不断提高，而开尔文温标也将被重新界定。整个科学界应当为世代测量学家所取得的成就而欢呼。

几个世纪以前，测量学在科学和社会领域中发挥着极为显著的作用。17世纪末，为了精确测量经度，英国皇家天文台和法国皇家科学院先后成立。一个世纪以后，为了规范测量单位，法国以公制取代了以往不准确的英尺。1875年，公制最终为各国所接受并签署了米制公约。

20世纪早期，许多国家建立了各自的实验室以发展测量学。英国成立了特丁顿国立物理研究所，美国成立了美国国家标准局―现改名为美国国家标准技术研究院（NIST）,位于马里兰州的盖瑟斯堡。人们对测量精度的不断探索为新技术的发展和繁衍提供了更多的平台。现在，测量学的前沿发展使诸多领域取得了不断进步，其中包括半导体行业、气候变化、生物医学及新兴的纳米领域。与此同时，各国测量实验室也为基础科学开展了许多重要的工作。NIST的研究者们借助诺贝尔物理学奖的成果来发展激光精密光谱学、多普勒冷却，并首次建立了玻色-爱因斯坦凝聚态。

无论从普通公民还是科学家的视角来看，重新修改测量单位并无必要，它不像各国围绕谷物或服装贸易的单位界定而引发的争议那么有影响。现在，我们正处于改进的“长尾效应”中，即对准确度和精密度做细微的改进。测量系统的界定大部分是出于美学的角度而并非实用价值。

然而， 将大自然推向实验精度的绝对极限，以及寻求我们目前的理解是否有断层，这些都有其内在的价值。譬如，对氮气密度的精确测量导致了氩元素的发现。1894年，开尔文勋爵在英国皇家学会就职演说上，就曾表达了对许多重大科学发现的感谢。他还提到20年前曾说过的话：“精确和微小测量似乎缺乏科学的想象力，然而它们的崇高之处在于能够创造新事物。”然而，正如现在的测量学家们所达到的精度一样，许多科学发现都将来自测量精度的提高。

 

资料来源 Nature

　　编译 邓雪梅

责任编辑 绍 衡