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1961年4月12日,蘇聯宇航員尤里·加加林做了一件前所未有的事情。在“東方1號”飛船上,加加林從哈薩克的發射場升空,進行了近兩個小時的飛行,成為第一個進入太空的人。更重要的是,加加林成為第一個繞地球執行的人,美國直到第三次載人航天飛行,約翰·格倫在“友誼7號”上的三次軌道飛行(1962年2月20日)才實現這一壯舉。
五十年後,太空競賽以及它所隸屬的冷戰都已結束。蘇聯已經不復存在,但俄羅斯的太空計劃已成為美國宇航局載人航天計劃的寶貴合作伙伴。在過去的十年裡,包括俄羅斯和美國在內的十幾個國家向國際空間站派遣了宇航員,國際空間站是歷史上服務時間最長的持續載人軌道前哨站。與此同時,中國也建立了自己的強大計劃,自 2003 年以來已向太空發射了三次載人任務。
但自 1972 年最後一批阿波羅宇航員返回地球以來,人類對太陽系的探索範圍已經縮小。加加林飛行後的最初 10 年充滿了第一次——特別是開創性的登月任務 阿波羅 8 號 和 阿波羅 11 號——但在過去的四十年裡,除了往返近地軌道的飛行外,幾乎沒有其他進展。
在未來的幾十年裡,這種情況最終應該會改變。世界各地的航天機構正在計劃雄心勃勃的任務,前往月球甚至更遙遠的人類從未涉足的地點。沒有人知道下一個尤里·加加林會是誰,或者他的宇航服上會裝飾什麼旗幟,但以下是一些太陽系目的地,它們可能會在未來 50 年內被新鮮的腳印所點綴。
月球
人類之前曾在那裡著陸並行走過——事實上是六次——但自 1972 年以來,唯一的月球訪客是機器人。美國仍然是唯一將宇航員送上月球的國家,而且幾年來,看起來美國宇航局會比其他任何國家都先返回月球。喬治·W·布什總統在 2004 年提出,美國宇航局應在 2020 年之前將人類送回月球,但當 巴拉克·奧巴馬總統在 2010 年取消了登月計劃時,這一目標的可行性已經開始下降。奧巴馬選擇放棄布什時代的登月目標以及用於實現這一目標的航天器系統,轉而採取更靈活的太空探索戰略,使用新型深空發射器,其具體細節已成為美國宇航局和國會之間爭議的焦點。
與此同時,中國一直在加強其月球探測計劃,在 2007 年和 2010 年向月球發射了無人軌道飛行器。中國還展示了將航天員(有時被稱為航天員)送入軌道的能力,官員們表示,航天員可能在 2025 年之前登上月球。這個時間表似乎與其他主要月球返回競爭者的時間表相符。與中國和美國一樣,俄羅斯是唯一有能力將人類送入太空的國家。俄羅斯航天局局長表示,宇航員將在 2025 年之前登陸月球。
但是,與中國登月任務的計劃一樣,而且美國宇航局在放棄布什時代計劃後也清楚地意識到,從決定去月球到在月球表面插上旗幟之間,存在許多技術挑戰。目前尚不清楚哪些國家(如果有的話)願意追求載人登月這一昂貴、複雜且危險的目標。
近地小行星
當奧巴馬將美國宇航局的注意力從月球轉移開時,他指示該航天局在大約 2025 年左右進行一次載人小行星著陸。此類任務的吸引力是多方面的:首先,沒有哪個國家實現過這一壯舉,也沒有哪個國家的宇航員曾冒險進入太陽系如此深處。小行星是豐富的科學資訊庫,保留了太陽系初期普遍存在的化學條件的記錄。與登月相比,訪問小行星可能還具有顯著的後勤優勢:小行星的引力要弱得多,這意味著航天器可以簡單地在近距離與其會合,以便宇航員可以太空行走至表面,而無需完整的著陸艙。
但是,太空旅行沒有什麼是容易的,登陸小行星可能比簡單的會合複雜得多。小行星通常是形狀奇特的物體,旋轉速度極快。有些小行星只不過是瓦礫堆,其鬆散的結構加上微弱的引力意味著小行星附近可能散落著鬆散結合的碎片。
無論如何,這樣的任務都需要美國宇航局開發一種重型發射系統,將一組宇航員從地球軌道送出,而這種火箭的規格、時間表和成本已導致航天局和國會資助者之間產生摩擦。
火星
火星在科幻傳說中被視為人類的目的地——這不足為奇,因為它仍然沒有人類的腳印,但圍繞太陽的軌道離地球非常近,完全在可能的探索範圍之內。但這種可能性一直遙不可及。
如果這種情況發生改變,至少還需要二十年的時間。奧巴馬已經表示,他的目標是在 2030 年代派遣美國宇航員進行一次往返火星的飛行,並在不久之後在紅色星球上著陸。
到達火星可能需要廣泛的國際合作——或者一些創造性的思維。一些國家已經聯合起來進行火星的機器人探索,或為未來的載人任務奠定基礎。中國的第一個火星探測器“螢火一號”預計將早在今年搭乘俄羅斯火箭前往紅色星球,同時還有“福布斯-土壤”,一個前往火星兩顆微小衛星之一福布斯的俄羅斯著陸器。
俄羅斯還與歐洲航天局(ESA)合作,研究往返火星之旅的長期禁閉和隔離可能對宇航員產生的心理影響。在一項名為 Mars500 的實驗中,目前正在進行中,六名志願者正在莫斯科一個封閉的艙室內度過 500 多天,期間穿插著模擬的火星著陸和太空行走。
但仍然存在嚴重的技術挑戰和生理問題。(例如,人類能否安全承受此類旅程帶來的宇宙輻射劑量?)。目前,沒有哪個國家能夠向火星派遣載人任務,更不用說安全地返回機組人員了。
進入創造性思維:一些人,包括物理學家勞倫斯·克勞斯,提出到達火星的最佳方法可能是進行一次單程旅行。這將大大降低任務的複雜性——無需返回階段,無需回程燃料——並將宇航員在行星際旅行中積累的危險宇宙輻射劑量減少一半。
拉格朗日點
2009 年,奧巴馬上任後,召集了一個藍絲帶小組,審查美國宇航局的載人航天計劃。該委員會的建議之一是執行一項載人任務前往太空中的一個拉格朗日點,這是太陽-地球系統中的五個引力平衡點之一,其中引力和離心力平衡,形成一個相對穩定的地點,基本上可以在深空軌道中懸停。(宇航員在拉格朗日點進行太空行走時無法探索太多,但這仍然是一次前所未有的深空之旅。)
其中一個點,一個遠遠超出月球軌道的位置,被稱為 L2,已經成為無人天文航天器的熱門目的地——美國宇航局和歐洲航天局都向那裡派遣過任務。
L5 學會是一個 1970 年代的團體,受普林斯頓大學教授傑拉德·奧尼爾的太空殖民化思想的驅動,他們倡導在兩個最穩定的拉格朗日點 L4 和 L5 建立人類存在。這個夢想尚未實現,但隨著人類超越近地軌道並進入太陽系更深處,它可能會在未來幾十年內實現。