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顺便提一句,我们即將迎来罗伯特?戈达德首次液体燃料火箭发射 100 周年(1926 年)。鲜为人知的是,巴兹?奥尔德林的父亲埃德温?尤金?奥尔德林 sr.曾师从罗伯特?戈达德学习火箭技术。巴兹?奥尔德林是家中的次子,父子俩分別以 “吉恩”和 “巴兹”为暱称。吉恩?奥尔德林是一名工程师和物理学家,曾在俄亥俄州代顿市的赖特 - 帕特森空军基地创立了美国空军理工学院——2000 年,20 岁的我正在那里攻读物理学学士学位,完成我的本科课程。1969 年,罗伯特?戈达德纪念图书馆开馆时,巴兹?奥尔德林为图书馆剪彩;同年晚些时候,他前往月球时,隨身携带了一本微型版的戈达德自传。美国国家航空航天局(nasa)不允许他將这本书留在月球上,於是他將书带回地球,签名后赠予了戈达德的遗孀埃斯特尔。这本书隨阿波罗 11 號船员完成了完整的月球往返之旅,也为戈达德家族与奥尔德林家族之间的渊源画上了圆满的句號。
在狭窄的舱体中度过 3 到 4 天的航行绝非易事,因此没人愿意延长这段旅程 —— 但地球与月球之间的循环飞行器並不会显著增加航行时间,除非我们让飞行器持续搭载船员(我认为这种情况是可能的)。而且,通过增大飞行器尺寸,我们可以大幅提升航行舒適度,例如增加更多防护层,或许还能在地球与月球引力影响之间的区域,设置一个通过自旋產生人工重力的舱段,帮助船员適应重力变化。
月球循环飞行器甚至可能成为一条热门的 “巡航航线”—— 其部分轨道段会从地球向外延伸,再返回地球,中途並不经过月球。这种轨道模式看起来像从地球延伸出的瓣,与行星循环飞行器围绕太阳运行的椭圆轨道不同。1985 年,奥尔德林提出的月球循环飞行器採用三瓣式轨道,每 26 天靠近月球一次,但更频繁地靠近地球 —— 每次轨道循环中,只有一 “瓣” 轨道会经过月球,另外两 “瓣” 则处於空旷的太空中。每段轨道的航行时间约为一周,这样的时长非常適合开展太空旅游,从而为月球往返的核心任务提供资金支持。
早在 1963 年,艾伦?斯特恩就曾提出过四瓣式月球循环飞行器概念。与奥尔德林后来提出的三瓣式设计相比,四瓣式设计的轨道转移时间更长,但所需推力更小 ——delta-v(速度增量)仅为 19 米 / 秒(三瓣式设计的推力需求略高)。不过,两者的推力需求都很低(仅为几十米 / 秒,而非千米 / 秒),因此补充燃料相对容易。
除了三瓣式和四瓣式,月球循环飞行器还可以採用其他多种轨道模式。如果我们在月球的 l4 和 l5 拉格朗日点(这些位置是极具吸引力的太空开发区域)建立基础设施,那么低动力版本的循环飞行器或许能在空载轨道上,与其中一个或两个拉格朗日点实现交会。
人员往返月球的每段航程约为几天,发射间隔略少於一个月。通过部署多艘循环飞行器,我们可以进一步缩短发射间隔 —— 理论上甚至可以实现每日发射,但实际上,仅一艘循环飞行器就足以满足各类月球任务的需求,让我们能够更频繁地向月球永久基地运送船员和物资。此外,专为月球空间站或月球太空电梯设计的循环飞行器版本,还能为月球探索开闢更多可能性。
以上就是我们今天要介绍的內容 —— 一种重返月球或前往其他行星的可行方案。这一方案的研发,得到了太空探索领域首批先驱者之一(巴兹?奥尔德林)的助力。这位不仅踏上过月球,更用一生的时间帮助他人追隨自己的脚步、探索更遥远星辰的人,为我们勾勒了这一宏伟愿景。