50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

你知道月球離地球有多遠嗎?答案是384400千米。如果想開車去月球,車速100km/h,得足足開上六個月;如果用樂高積木搭一座通往月球的塔,那大概需要40041875000這麼多——也就是400億塊;如果用“登月第一人”阿姆斯特朗的步伐來丈量的話,大概需要走5億多步。

雖然月亮距離我們這麼遙遠,但早在50年前,阿波羅11號就已經把三位宇航員送到月球,並且成功送了回來。


50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?


當時的……等等,這不是當時的腳印!


50年後的今天,人類除了想再次重返月球之外,甚至看向了更遙遠的火星。不過在考慮如何種土豆之前,可能先要解決一個實際問題:到底應該怎麼去?

第一反應,當然是造一艘足夠大的火箭


50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?


看著有點眼熟?

沒錯,這就是NASA那艘深空大火箭——的樂高版

發射火箭是個很貴的事情。燃料本身已經不便宜了,但真正糟糕的事情是火箭必須隨身攜帶燃料。為了把飛船送上天,你得把燃料也跟著送上天。而為了把這些燃料送上天,你還得把更多的燃料送上天。

要發射1千克的東西上天,你需要再攜帶1.3千克的燃料。謝天謝地,把這1.3千克燃料送上去並不需要你再攜帶1.69千克燃料——再攜帶2.197千克燃料——再攜帶2.8561千克燃料……的無限循環,因為燃料這東西燒著燒著就沒有了,不需要一路都帶到目的地。日常發射火箭,帶上三四十倍重量的燃料是比較正常的。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

發射場景必備要素:激動人心的倒數,和翻滾沸騰的燃料

但是既然燃料可以半途燒掉,那別的東西能不能半途扔掉?這就是多級火箭的基本原理,下面的燃料用完同時就也把引擎和外殼都丟掉。考慮到每次發射的東西重量並不相同,如果能動態調整火箭的外殼的話那肯定更好,於是就有了模塊化的多級火箭,邊上裝兩個可拆卸的助推器。

登月使用的土星5號火箭是為了阿波羅計劃專門設計的,反正肯定需要那麼多推力,所以沒有助推器。但是後來的商業重型火箭考慮到多種用途的需求,很多都會有助推器。這個樂高®城市組裡的大火箭,也有可拆卸的助推器

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

助推器在哪裡,很明顯了吧

土星5號火箭太過古老,已經退役了。不過現在很多公司都在研究新一代的大火箭。上圖的原型,就是NASA自己的“太空發射系統”SLS。這個項目在2011年正式開工,現在估計可能到2023年就可以載人飛行了。

但是光有火箭還不夠,必須得有地面監測,才能保證火箭飛到正確的地方。這個組件裡的控制中心,就是起到了這個作用。不過光有一箇中心是不夠的:因為地球在旋轉,火箭也在飛行,所以很快火箭就會跑到地球的另一側,需要在全球好多個地方佈置觀測網點。實際上,阿波羅11號的宇航員登月的時候,是澳大利亞的天文臺和監測中心首先收到了信號,然後才轉給NASA的。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

地面檢測是把火箭順利送入太空的關鍵

火箭和基地都有了之後呢?

有些研究者主張說,在去火星之前,我們應該先建立一個月球基地作為跳板——對,就像大家熟悉的國際空間站那樣,再來個繞月空間站

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

以NASA國際空間站為靈感的樂高繞月空間站

這個空間站是受到了NASA在2018年提出的“月球軌道平臺門戶”計劃的啟發,如果這個計劃投入實施,那麼在2028年有可能基本完成。月球表面的環境很糟糕,不但沒有大氣層,而且會經歷連續14天的白晝和連續14天的夜晚,所以溫度波動特別巨大,晝夜溫差能到300攝氏度。空間站就避免了這個問題,因為它在空中繞著月亮快速飛行,所以白天和夜晚快速交替,溫度就均勻多了。

此外,從繞月飛行的軌道進入返回地球的軌道,需要的能量很少。阿波羅登月的時候之所以需要土星5號那麼大的火箭,原因之一是,我們其實是要把一個小火箭完整地送上月面,然後乘坐小火箭離開。如果只是前往繞月空間站,就沒有這個問題了——也因此,航天飛機就可以往來空間站。

空間站上的生活是什麼樣呢?這套樂高®城市組月球空間站有三個模塊化房間,廚房裡在烤披薩,起居室裡有跑步機和睡袋,還有實驗室用於研究。但真正的空間站生活,要比這更為微(艱)妙(苦)。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

豐富多彩的樂高空間站生活!

比如說,空間站上因為是微重力環境,東西不會停留在表面,空氣也幾乎不能對流,所以傳統的烤箱是沒有用的。為國際空間站設計的零重力烤箱,是用框架把食物固定起來,放到專門的圓柱形烤爐裡面,以電熱絲近距離加熱。食物的表面還覆蓋了一層硅質的薄膜,既能耐熱透氣,又能防止食物碎屑失重下亂飛,干擾敏感裝置。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

宇航員:我吃點小零食容易嗎!

而跑步機在國際空間站上也有,但是不能踩上去就跑。因為失重,腳很難和地面產生摩擦力,而且稍微一蹬就會飛起來。所以,宇航員鍛鍊之前要在身上綁一圈帶子,用彈力繩連在地板上,靠這個彈力來模擬重力,產生摩擦。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

宇航員:我運動運動容易嗎!

其實空間站放在哪裡區別都不大,繞月飛行的空間站換成繞火星,也能運行。不過這一套樂高®城市組太空系列採用了另一種思路:

航天飛機。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

沒錯,連火星都惦記上了,看這有模有樣的探測飛機

之所以會設計出航天飛機,是因為人們覺得傳統火箭只能用一次,太浪費了。為啥不能多次使用?火箭發射上天之後,會高速掉落回地面摔壞。理論上可以留一些燃料給火箭減速,但是帶這些燃料上天還要消耗三十倍的燃料,而且以當時的技術,沒有辦法控制火箭掉下來的姿態。

其實人類還有好幾種不需要燃料也可以減速的發明,比如降落傘。普通的飛船著陸的時候,可以用降落傘來保證裡面的宇航員不會摔死。可是火箭太大了,小降落傘沒有足夠的時間能讓它減速,超大型降落傘則太浪費燃料。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

SpaceX龍飛船海上降落測試(最新一次又失敗了)

換成更大號的火箭,難度可想而知

最終研究者選中的辦法,是飛機。飛機需要燃料才能起飛,但不需要燃料也能著陸,有很多飛機在空中引擎停工,但最後成功著陸的案例。把火箭做成飛機的樣子,上天的時候靠燒燃料,回來的時候依靠機翼滑翔減速著陸,就有了航天飛機。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

穩穩降落,看上去比一根大火箭直挺挺栽下來好多了

有人曾經提議說,讓航天飛機去火星說不定是個辦法。雖然它的載重量不如大火箭,但是它能把很大質量的物體運送到行星表面安全降落。這個功能我們現在用不上,但如果未來要修建火星基地的話應該很方便。

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

有了基地,進行一些科考任務也更加順利,比如:採集晶洞樣本

可惜火星表面大氣層稀薄,為地球設計的航天飛機很可能沒有辦法正常著陸。要麼重新設計,要麼改造火星,增厚大氣層。不管哪一個選項,或是下一步放眼更遠的太空,都必須付出幾代人的努力——想了解天上的星星,那我們面對的困難與挑戰,也必將像星星一樣多。

所有解決困難的方案裡,有一條始終不該被忘記——那就是人類的好奇心。

片中小男孩想去火星的 “童言童語”,來自於阿姆斯特朗的真實經歷。6歲的他就說過:“媽媽,我要到月球上去”,而媽媽自然地回答:“好啊,只是你別忘了從月球上回來,回家吃晚飯。”


50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?


在月球上望著火星的未來場景,有沒有讓你想起小時候望著月亮的自己?

33年後,阿姆斯特朗登上了距離自己500萬步的月球,像大劉所說,從“狹小的地下室”地球來到了月亮這扇“窗”前;50年後的今天,想再次一覽窗外的美景,或是打開門,走向更廣闊的宇宙,我們應當怎麼做?

答案是:呵護好每一個孩子的好奇心與探索力

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?

大劉給所有樂高粉絲的寄語,他手上拿的正是第42塊積木

這一次,樂高®天貓超級品牌日攜手劉慈欣,一同向人類的好奇心與探索力致敬。樂高用72000顆積木復原出阿姆斯特朗的“大腳印”。72000顆積木,是為了致敬人類在7月20日首次登月,大劉手上的拿的,則是第42塊

“42,這個編號幾乎所有科幻迷都很熟悉,在《銀河系漫遊指南中》,它代表生命、宇宙及一切的答案。今天我借用這個號碼的顆粒,希望告訴所有的孩子們:保持探尋一切終極問題的好奇心,保持想象力。”

50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?


50年過去了,人類再登一波月就這麼難嗎?


不管月球上的腳印,還是樂高大腳印,它們都是由基礎元素(block)組成。讓孩子理解這個概念:就跟搭樂高積木一樣,一塊一塊組合拼搭起來;探索太空也是一步一步走出去的,孩子們的一小步,也可能成為人類進步的一大步。既可以照著前人的說明書開啟自己的太空之旅,也可以發動自己的想象力,去解決剛剛提到的那些潛在的問題和困難。

當然了,爸爸媽媽們千萬不要閒著,除了熟讀本文,你們也需要隨時解答孩子們提出的問題和困惑。畢竟,想在月球上留下新的腳印,要靠幾代人一起努力。同時,這個共同學習、玩耍的過程,也是一個增進親子互動、共同成長的好機會。如果你只是拿這套樂高當“甩給孩子的玩具”,那可就大錯特錯了。

2018年,SpaceX用獵鷹重型火箭把一輛跑車送上火星。據說,這輛跑車的電臺會循環播放大衛·鮑伊(David Bowie)的歌曲《Starman》,這首歌的結尾是這樣寫的:

Let the children lose it

Let the children use it

Let all the children boogie

【優文推薦】

孩子,我不欠你的!震撼無數父母,誰看誰受益

媽媽被殺後,我對兇手賣笑8年:熱搜上這一幕,暴露人性最真實的一面

一文看懂未來十年投資機會。如果不靠房產,中國經濟未來靠什麼?

分手費141億嫌不夠?三星公主用21年明白,富豪的婚姻不能只有真愛

地平線下的奇觀!大同這一處魔域秘境藏在這裡


分享到:


相關文章: