美总统布什1月14日提出了美国人重返月球及未来载人火星探索计划，这使美国现有空间计划面临重新定位和重新修订的局面。例如，根据布什的提议，美国在2010年完成其承担的国际空间站建设任务后将退出空间站项目，那么国际空间站未来的前景会如何呢？美国的退出是否意味着其他参与国白忙了一场呢?此外，航天飞机将于2010年退役，取而代之的将是“乘员探测飞船”（CEV），CEV与航天飞机有何区别？它会是个什么样？

　　适应新形势 改组航空航天局

　　为落实布什新空间计划，美国航空航天局（NASA）局长奥基夫上周宣布内部改组，成立“探索系统事业部”，负责研发“乘员探测飞船”及其他探索系统和技术，退休海军少将史戴杜任该部门主任。宇航技术计划、空间科学计划和空间飞行部将合并到“探索系统事业部”。随着载人航天和机器人探索并举，协作和整合将得到加强。“探索系统事业部”将紧密地同“空间科学事业部”合作，利用月球检测新方法、新技术和支持人类继续太空探索的新系统。“空间科学事业部”将负责完成飞向月球和火星的机器人试验台，也将检验用于飞向火星和木星卫星的关键探索技术，诸如先进动力、先进推进系统以及通讯等。

　　NASA的“生物和物理研究事业部”将更加强调宇宙航行生物学研究，以实现载人探索其他行星和卫星的目的。该局的“空间设计师办公室”将负责整合不同部门的探索活动，以协调各种高水平需求。

　　由于美国未来的目标之一是要探索整个太阳系，因此NASA寻求同私营企业和其他科研部门的合作，以便获得更多的新创意。

　　没有人知道“乘员探测飞船”真面貌

　　NASA希望到2020年在月球上建永久基地，但是“阿波罗”式飞行器以及航天飞机不适合完成该项任务。因此用何种飞行器将人和材料设备运送至月球，便成为工程师科学家讨论的热门课题。

　　布什提出建造新的“乘员探测飞船”，并计划到2014年时它能为国际空间站运送人员和设备。可是，目前没有人知道这种新式飞船是什么样的，也不清楚它如何从地球起飞进入太空和如何返回地球。原NASA太空历史学家、现在航空博物馆工作的劳尼厄斯说：“科学家必须设计解决这些问题的方法。但设计飞往地球轨道以外飞船的工作将是十分复杂和艰巨的。”

　　在阿波罗飞船登月后，NASA便集中力量建造各种低地球轨道设施：太空实验室、阿波罗与联盟号飞船对接飞行、航天飞机和国际空间站。布什公布新计划前，诸如洛克希德·马丁公司和波音公司等大宇航公司，都在忙于设计取代航天飞机的“轨道空间飞机”（OSP），以完成类似航天飞机的任务。能够抵达月球的“乘员探测飞船”同将宇航员送入空间站和从空间站接回宇航员的飞行器有极大的差异，波音公司所属航空航天系统部副总裁莫特说：“航天飞机需要两翼，而飞向月球和火星的飞船不需要机翼，因为它们是在真空中飞行。”

　　目前，“轨道空间飞机”的设计外形既像一架飞机又像一个密封舱。而所期待的“乘员探测飞船”将拥有双重任务：将宇航员运送到空间站；以及将宇航员送到地球轨道之外。“轨道空间飞机”和“乘员探测飞船”之间的最大差别是“乘员探测飞船”将载有飞抵其预定目标所要的大量推进剂（燃料）。像“联盟”号密封舱那样的低地球轨道飞行器，需要的燃料相对而言要少得多。“奔月”或“奔火星”飞船必须拥有超大功率发动机和大量燃料，以离开地球轨道，再进入绕月球或绕火星轨道，然后使其再脱离月球或火星的轨道，重返回地球。

　　当年，设计“阿波罗”飞行器的工程师利用建造大功率火箭“土星-5”号将12万吨的载荷送入低地球轨道，并将由飞船、大发动机、燃料、生命维持设施以及月球登陆器等组成的“阿波罗”配套设施送到月球。此后，经过近30年的技术进步，工程技术人员有可能将CEV自重造得比“阿波罗”配套设施更轻。莫特认为，新型飞船可以不再使用“阿波罗”任务中采用几百公斤导线。但即使这样，NASA局在设计新飞船工作中，也要进行创造性思考。例如现在有人提出，可以分别发射空间飞机、发动机和月球（火星）登陆器，然后在轨道上再将这些部件装配在一起，或者可以采用现有的俄国或欧洲大推力火箭，以将更重的部件送入轨道。

　　然而，也有人提出要防止设计“一机多用”的“乘员探测飞船”走向歧途。劳尼厄斯认为，现在提出设计一机多用“乘员探测飞船”的设想，与以前为满足陆、海军和海岸警卫队要求而设计的F-111战斗轰炸机的情况十分相似。上世纪60年代，人们曾认为F-111战机可以做好所有的事情，但实际情况并非如此。专家们认为，NASA今天建造“乘员探测飞船”，可能面临当初设计F-111战机同样的困境。不少人提出，发展航天飞机本身就是个失败，每次发射航天飞机的费用为4亿美元，而根本达不到当初NASA提出的、可低成本进入地球轨道的要求。所以，设计多用途的“乘员探测飞船”时，一定要衡量多种因素，要三思而后行。

　　现有空间计划

　　会受到忽视吗

　　布什的目标是建月球永久基地，进而让人类飞向遥远的行星。布什没有谈到美国空间科学如何搞，但其讲话两天后，有消息称不会有更多的航天飞机起飞执行修理哈勃太空望远镜的任务。这让科学家们感到恐惧，害怕失去政府对现有研究计划的资助。连美国总统科学顾问马伯格都出来说话：“做出不再修理哈勃太空望远镜的决定，纯粹是基于对宇航员的安全考虑，总的太空探索计划将加强科学研究计划，而不是减弱它们。”

　　目前，天文学家比较关心的是将于2010年发射的“詹姆斯·韦伯太空望远镜”（JWST）（见文中示意图）。它是

　　TRW公司设计建造的下一代太空望远镜，目的是取代哈勃太空望远镜。“詹姆斯·韦伯望远镜”的主镜片直径为6.5米，比“哈勃”主镜片大2.5倍。它能探测的天体亮度比“哈勃”探测的天体亮度暗淡400倍。JWST的镜片由一系列六边形分镜片组成，发射时这些分镜片折叠起来，进入轨道后将像花瓣一样自动地展开。JWST望远镜主要观测红外谱段的星体。

　　有科学家提出，下一代的太空望远镜应更轻便，结构也更灵活。“国家侦察局”（NRO）负责监管先进技术的鲁斯坦设想在太空望远镜上采用纳米材料和技术，此举可使透镜重量减少8至10倍。目前，美国家侦察局正同喷气推进实验室合作，建造0.2米太空望远镜，并在对两倍大的望远镜进行实验。鲁斯坦希望在2006年完成0.75米透镜，2008年完成3米透镜，而到2012年则建成10米至12米的透镜。美国国家侦察局之所以能够这样做，是因为它经费十分充足。它有能力发射新太空望远镜，进行新老交替。

　　目前在美天文学界，到底建造什么类型的下一代太空望远镜，将其置于什么地方，以及让它们完成什么样的任务等问题，仍在争论不休。更有科学家认为，建造新的“乘员探测飞船”和在月球上建永久基地，花钱是个无底洞，将来不会再有钱实施一些大型、具有创新意义的望远镜计划。

　　关于下一代太空望远镜地点设置问题，亚利桑那大学天文学家罗格认为，将太空望远镜置于月球的两极较为合适，因为从月球上可获得更多的太阳能电力。诺贝尔奖获得者、天文学家泽贾尼认为，将太空望远镜置于“拉格朗日点”最合适。在太空中的拉格郎日点，太阳和地球对某物体的引力互为抵消，即引力为零。JWST太空望远镜置于L-2拉格朗日点，离地球100多万公里，这一地方既寒冷又清洁，因此观测环境最佳。

　　核动力推进也许不久将粉墨登场

　　布什提出的新太空计划包括“木星存冰卫星轨道器”（JIMO）计划。在NASA的历史上，JIMO探测器是超大型、造价昂贵的行星探测器。远距离的飞行可能要试用核推进装置及动力技术。按照目前的计划，JIMO探测器于2012年离开地球，携带12种仪器，以进行多于36种的调查，收集120类测量数据。此外，它还有可能释放一

　　小型“登陆器”，垂直落入木星的卫星“欧罗巴”的表面上。据信该卫星上存在着一个海洋，或许在其冰壳下面存有生命。

　　NASA总长奥基夫2001年上任后，提出的第一个重大计划就是称为“普罗米修斯”的核技术计划，JIMO被称为是核技术计划的实验项目。在任海军部长期间，奥基夫极力鼓吹研发海用核反应堆，希望找到一种新推进方法代替化学品推进剂。目前，NASA只是偶然的使用一些核发电装置，例如海盗号火星登陆器，以及飞往土星的“卡西尼”号探测器，但仅仅是使用放射性物质来提供电力，而不是将核反应堆用做推进装置。奥基夫认为，要想获得更多的科学回报，就需要更大功率的发动机、发电装置和更先进的数据传输方法。“卡西尼”土星探测器上的全部仪器，耗电300瓦，而向地球传输回10亿位信息，仅近距离观测土星的卫星几小时。相比之下，JIMO探测器将为仪器提供1万瓦电力，将向地球发回约5000亿位数据，对每一个目标可观测几个月时间。该颗探测器绕“欧罗巴”卫星轨道运行2个月，然后奔向木卫三（Ganymede），并环绕其运行4个月。

　　JIMO探测器中有四分之一的科研能力是留给探测“欧罗巴”卫星用的，其中可能包括天体生物学载荷及测量冰壳深度的仪器。亚利桑那大学行星学家鲁耐恩认为，这一冰壳的密度是行星学家争论最多的问题，因此未来10年，探测器到达“欧罗巴”卫星表面的前景是一件令人十分激动的事情，而使用先进的推动系统和动力系统是找到正确登陆点的关键因素。

　　国际空间站 科研课题要大变

　　布什提出2010年完成国际空间站美国承担的建造任务后，美国将退出国际空间站的项目。此后，NASA将致力于同人类登月和登火星有关的科学研究。布什的讲话使很多涉及到空间站其他研究项目的科学家受到极大的挫折。利用国际空间站研究软凝聚态物质行为的哈佛大学物理学家威茨说：“按照布什的讲话，我们全都得卷铺盖卷回家。”当初建国际空间站时，很多工业和科技界研究人员认为，可以利用零引力的条件来研发新药，进行多种广泛的基础研究，检验太空对植物、动物和人类的影响。但是，由于建造工作的拖延，经费大大超标，导致这些前景并不看好。目前空间上只有两名宇航员，一周只进行12小时的实验。

　　NASA原打算建立一个独立的研究所来监督检查空间站所进行的研究工作，但上周，该局声明建所时间至少要推迟一年，以便得到国家研究委员会（NRC）的研究结果。国家研究委员会开展这项研究是为了响应布什的讲话，更新空间站进行的研究计划。

　　现在人们比较关心的是航天飞机在2010年退役后，空间站上的研究工作将如何开展。航天飞机曾被用来运输保证研究工作正常进行的、大量的研究设施和材料。然而，其替代工具———新型“乘员探测飞船”直到2014年或许更晚的时候才有可能投入使用。此外，欧洲、日本、俄罗斯和加拿大都参与了国际空间站的建造和实验工作，这些国家花费巨资建造各种设施，他们都非常关心2010年后空间站的命运，如何真正发挥这个空间巨人的效益。位于马里兰州的“大学空间研究协会”主席布莱克说：“如果空间站确实显示出有用，没有理由认为，空间站不会继续工作到2020年。”多数专家认为，新的空间站研究计划，不可能为材料科学和基础物理及生物学实验留有太多余地。美国国家研究委员会的一个小组将在3月开会，可望于今年秋天提交初步意见，一年内可能提交最终报告。

　　总长奥基夫 新空间计划的推手

　　美国空间计划的成败，在很大程度上取决于NASA总长的远见和管理能力。对于总长奥基夫是否有远见和自信心，各方说法不一。就在不久前，一位老资格共和党人对奥基夫还提出过批评，认为他对NASA的长期发展缺乏信心。奥基夫原任海军部长、白宫预算局副局长，因此人们认为他最多也就是“数豆子的人”，意指管管预算，而不是一位富于想象的人。这位预算专家2001年12月上任时，很多人认为他的到任，意味着NASA花钱多的项目会大为削减。但实际上，NASA的经费没减反而增加了，48岁的奥基夫已牢牢掌握重建空间探索计划的方向。

　　但也有人说，奥基夫本人在逐渐改变其行事风格，正是由于“哥伦比亚”航天飞机的失事，迫使奥基夫认真审视该机构的未来。总统科学顾问马伯格确信，当奥基夫被任命为

　　NASA总长并注意到国际空间站成本超标

　　问题时，他已开始重新考虑NASA的未来。用马伯格的话讲：“那是空间政策开始变化的时刻。”通过NASA一位官员对奥基夫以往工作的回顾，可以更深入了解其改革思路。奥基夫一到NASA就推动发展核动力和推进系统，筹建替代航天飞机的飞行器，打破清规戒律，讨论空间站以外的载人飞行任务。“哥伦比亚”航天飞机出事后，奥基夫向白宫提出要大量增加空间探索的经费。5年期间，经费增加了270亿美元，用以加速空间探索的步伐。白宫没有同意大大增加该局的预算，坚持认为NASA要有明确的目标。奥基夫去年秋天提出让人飞到火星的计划，最终布什将建月球永久基地列为更为直接的目标。

　　有消息称，雄心勃勃的共和党人奥基夫还想成为五角大楼的高官，尽管奥基夫本人极力否认这一传言。权威人士认为，如果奥基夫能让国会怀疑派议员相信他为NASA开的药方能治愈“生病”的载人空间飞行计划，而又不会损害“健康”的有关空间和地球科学的研究工作，那么奥基夫不仅会在美国空间探索事业上留下英名，其政治上的前途也是一片光明。（科技日报/记者张孟军）（来源：科技日报）