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俄罗斯计划2032年完成月球站核能模块原型机研制,靠谱吗?

不是开玩笑,这条新闻肯定是真的,这是来自俄罗斯卫星通讯社莫斯科电的报道,俄罗斯“库尔恰托夫”研究所所长科瓦利丘克于4月6日宣称,俄罗斯月球站使用的核能模块原型机应该会在2032年完成研制。

消息一经传出,整个网络瞬间一片哗然,有的人不禁对航天大国所展现出的魄力发出惊叹之声,而另外一些人则按捺不住内心的情绪开始吐槽,表示虽然想法确实是挺好的,然而是以后可千万别再有这样的想法了。

出现这样的调侃,核 心问题仅有一个,那就是,俄罗斯国家航天集团将月球核电站的关 相规划高调宣布了,然而,能让这一规划实现落地的具 体路径却并未给出。恰似有人胸脯拍着讲“几年后,我要把宇宙飞船开上”,可是,飞船的图纸没提及,发动机的型号没提及、燃料的来源也没提及,如此一来,难免会让人感觉不切实际。

这时候有人会问:俄罗斯这是在纯粹吹牛吗?

其实并非完全如此,实际上,俄罗斯的确是在针对月球核电站项目开展准备工作,并非全然仅是嘴上说说,俄罗斯所规划打造的这款月球核电站,其官方给出的命名是“塞琳娜”,它是一座无需人员值守且能够自我调节的核电站,月球站所采用的核能模块原型机功率是5千瓦,将会在2032年之前完成相关研制。

这套方案十分注重实际,5千瓦装机容量,差不多满足一个早期限月球科考站所需要的最低能源水准。

经由中国空间站的供电水平二者做个直观方面的对比,中国空间站配备有6套大型柔性太阳翼,天和核心舱里的单个太阳翼给9千瓦这种电能予以提供,问天、梦天实验舱的单套太阳翼功率更为高些,能够达到18千瓦。

中国问天实验舱

从平均水平进行计算,三名居于空间站的航天员,其一天工作生活的用电情况,大概是 320 度。经过折算可见,对于 能够维持 1 名航天员生活的那种基本功率 而言,大致就处于 5 千瓦这样的水准 上下。而这,正是我所要说的 俄罗斯这套方案极为务实 的缘由所在。

这款核电站的核心核能模块重量是 1.3 吨,在此基础上,再加上辐射屏蔽层,以及散热器,还有控制系统等,其总重量大概处于 3 吨左右。

然而,哪怕仅仅是如此这般一座被压缩至极致状态的小型的核电站,就当前俄罗斯航天的情形而言,依旧是一个承受起来颇具难度的负担。

俄罗斯当前正服役着的主要火箭“联盟 -2”,其能够送至地月转移轨道的重量仅仅大约是2.35吨。即将开始投入日常使用的“安加拉 -A5”火箭,它在同步轨道的运力同样只是大概6吨。

俄罗斯联盟2号运载火箭

显而易见,重达 3 吨的核电站,在与月面着陆飞船重量相加后,其总重量会超出 10 吨,此情形已远远超越单枚火箭的运力上限,因而俄罗斯不得不把核电站拆解成多个模块,分不同批次发射至月球,然后于月面开展组装工作。

俄罗斯针对核电站的月面组装,给出了方案,他们打算运用“月球车 + 机械臂”去实现核电站的无人自主组装,听起来科技感十足对不对,然而只要稍微了解一点工程逻辑就会明白,这一方案近乎是无法完成的任务。

不是简单如搭积木那般,机器人要在月球安装核电站,这得做一系列苛刻严苛的前置工作,每一步都是世界级难题,一个、一个、一个的世界级难题。

首先,要在地球上实现全流程验证,这其中包括打造 1:1 的核电站模块样机,鉴于月球引力较小,所以样机重量能够是实际重量的六分之一。

虽已有了样机,却仍需开展模拟组装试验,试验环境要将±180℃极端温差予以模拟,亦要对伤害力惊人的月尘进行模拟,机器人得再三演练装配流程,从模块对接、管路连接开始,到电气导通、密封检测为止……因为月球之上不存在返工与彩排的机会,所以地球模拟务必要使成功率靠近100%。

这种情况下,研发适配月球环境的特种机器人更是难上加难。

最直观的例子便是中国的玉兔号月球车,当年我国针对它的研发投入了诸多精力,开展了完备的地面模拟测试,从月尘防护情况到极端温差适应层面,每一个细节都进行了反复打磨,做够了齐全的准备工作,然而即便这样,玉兔号在月球极端环境当中依旧出现了机构卡滞等故障,不正常情况发生的缘由,正是月尘所带来的影响。

中国玉兔号月球车

这也能从侧面去印证,哪怕是已经经过了充分准备的机器人,在那种月球极端环境之下,依旧是会面临各种各样不可预知的问题,更不要说俄罗斯计划里能够完成复杂装配的机器人了,它的研发难度和落地可行程度,可想而知。

这种机器人,要具备能搬运几吨重模块的能力,要拥有毫米级的精密装配能力,要能抵御月尘侵蚀,要能抵御极端温差,要能抵御辐射,然而当下人类没有任何一款机器人,可在如此环境下稳定完成复杂装配任务。

能被我们当下看见的工业机器人,全都在无尘车间开展工作,历经了无数次学习,处于几乎不会碰到意外状况的理想情形下,要是让这类机器人前往月球工作,差不多马上就会瘫痪。

最后,机器人需要解决自主导航的问题,也要解决避障方面的问题,还要解决通信相关的问题,毕竟月球之上不存在 GPS,地月通信延迟极长,高达 1.5 至 3 秒,所以无法进行实时遥控。这便要求大部分工作,都得依靠机器人自身做出决策。如此一来,月球机器人的难度,又被提高了几个数量级。

_登月宇航员死在月球_俄罗斯登月第一人是谁

更具有致命性的是,哪怕俄罗斯已然把控了上述提及的全部一系列技术,然而这件事情依旧是不具备可行性的。

那最为关键的要点便是供电这一问题,机器人要能够实现稳定运行的前提条件,乃是具备稳定的电力供应,然而因为月球核电站自身就是堪称“能源核心”的存在,在它成功建成并且启动以前,机器人仅仅只能依靠太阳能板以及电池来进行供电。

需清楚,月球有着长达 14 天的黑夜,在夜间时温度低到 -180℃,太阳能电池板会全然失效,并且电池会在低温状况下最终彻底瘫痪 ;意思就是等核电站还没安装完毕的时候,机器人就早一步,变成了一动不能动僵住了的机器。

机器人要稳定工作,这需要核电站给予支持,然而呢,用到尚未建设好的系统,依靠那个系统去建造它自身,这可是典型的自举悖论呀,没人能够揪着自身的头发将自己提起来,即便力气再怎么大,也是办不到的。

所以,摆脱掉全部科幻性质的想象,当下最为靠谱、最为契合工程逻辑的方案,仍然是载人登月。

一直以来,月球基建的核心原则便是,要尽量以最少的地月转运运力,去完成最多的任务,然而在当前这个阶段,机器人的效率以及容错率,与人类宇航员相比,差距甚远,是远远比不上人类宇航员的。

宇航员所拥有的优势,是在月球那般一无所拥有的拓荒环境当中展现出来,简直是淋漓尽致。首先表现为效率超高,具体是,有着一位身着舱外服的宇航员,其体重大概是一百五十千克左右,但在月面低重力这种环境中能够轻轻松松搬运八十千克的重物,而且连续几小时处于舱外活动状态。仅仅凭借这一要点,就能够将所有机器人的工作能力快速超越。

接着的是人类拥有较高的容错率。若机器人把一个连接器插歪,将一根管路对接错误,那么就极有可能致使整个项目宣告彻底失败。然而宇航员能够在现场进行调整,把插歪的拔出来再次插入,对接偏了就用手使其平整,甚至能够依据现场状况临时去创造条件,对方案予以修改。

宇航员所具备的全能性以及自主判断能力,简直令机器人根本无法相比,他们能够拧螺丝,能够接电缆,能够擦月尘,能够修设备,还能够应对各类突发性故障。更为关键的是,宇航员的能源供应系统非常简单,只要拥有氧气,只要拥有水,只要拥有食物,便能够持续进行高强度作业,无需依赖尚未建设完成的核电站。

考量这些实际状况,一个十足可靠的月球基地发展路线,本质上与中国空间站的构建思路大致相近,是存在相似处的,是有共通点的。

第一步骤,借助无人进行的登月任务,把核电站的各个模块,以及工具和耗材,分批次运至月球的同一区域,确保不 wasted 任何一发火箭以及每一次着陆的机会,逐步地积累前置的物资。

第三步,达成载人登月,初次登月着重于对技术予以验证,进而积累相关经验,开展一些轻量级的作业,像是布置定位信标,以及搬运小型零件。以此来积累月面工作经验,发现并探索那些未知的问题。

首先,后续批次的航天员,带着外骨骼等辅助装备,踏上登月之旅,接着,正式着手组装核电站,要是干不完,就分批进行接力,然后,逐步来完成对接,再接着,完成布线,之后,开展测试,并最终启动。

第四步,当核电站成功建成,且实现稳定供电之后,借助货运飞船的外壳,直接搭建起简易的月球科考站,凭借持续的货运飞船补给以及航天员换班机制,一点点分步进行扩建。

第五步,基地规模扩大之后,再一步步建设太阳能系统,以及储能装置,能源供给在基地稳步提高。投入机器人,用稳定提升的能源,开展有关大规模月球探测以及基建的工作。

实际上呢,俄罗斯所抱持的那种想法尽管显得比较激进,然而它却还是指出了一项就连各大强国都已然察觉到的往后的趋向,那就是在月球开展工业活动,必定会成为人类在未来航天事业发展进程当中的主要方向。

为啥要费力气去发展月球工业呢,是由于月球具备着地球没办法相比拟的优势,那就是月球之上不存在大气遮挡的情况,并且太阳能利用效率是极其高的。

除了月壤之中碳以及氮之类的元素呈现匮乏状态之外,其余元素整体都是极其丰富的,完全是能够去充当工业生产所需的原料。月岩里面含有非常丰富的氦 - 3、钛、铝等稀缺型资源,其中氦 - 3属于理想的核聚变能够使用的燃料,其储量充足到足可以供人类使用长达上万年。

更为关键的是,月球所处的真空状态,以及其具备的低重力环境,乃是地球上人们梦寐以求的那种理想工业环境,甚至能够促使人类工业水平达成跨越式发展,这种极端环境可以避开地球重力以及大气所带来的诸多限制,进而生产出地球上无法制造出来的高级材料。

拿碳纤维来说,在地球重力产生的影响之下,纤维分子的排列很难达成绝对的均匀状态,然而在月球低重力这样的环境领域当中,能够制造出强度相较于地球现有的产品提升若干倍数的碳纤维,这种碳纤维会被广泛运用在航天、航空以及高端制造等诸多领域之中。

又比如说芯片制造,月球的真空环境能够完全杜绝大气当中的杂质对晶圆造成污染,再结合低重力状况下的精密操控,能够突破当前芯片制程的物理极限,达成更高精度、更高性能的芯片量产。

除外的是,月球之上所拥有的工业产品并不需要依靠火箭发射来返回地球,能够借助月球低重力的优势,去搭建电磁轨道炮,把制造完成的碳纤维、芯片诸如此类的产品径直加速发射到地球轨道,接着借助航天器进行回收从而大幅度减少返程成本,甚至于能够省去使用火箭发射时所存在的繁琐流程,以此让月球工业的商业化得以落地,更具备可行性。月球低重力、高真空的环境,同样适合展开太空制造以及深空探测任务,能够进一步削减航天器的发射成本。

一方面,月球之上存在着核聚变原料以及稀有金属等资源,这些资源能够缓解地球所面临的资源短缺压力,进而推动能源结构发生升级,月球所具有的核聚变原料、稀有金属等资源,能缓解地球资源短缺压力,推动能源结构升级,月球工业发展最终会反哺地球、推动人类文明升级。另一方面,月球基地的建设以及运营,会带动航天、机器人、新材料、新能源等这一系列的高新技术取得突破,特别是月球独有的工业环境所催生出的高端材料、精密制造技术,在落地到地球之后,能够大量推动制造业、医药、能源等领域实现迭代,使得人类工业水平达成质的跃升,月球基地运行带动一系列高新技术突破,月球特有工业环境催生的技术落地推动多领域迭代,让人类工业水平质的飞跃,月球工业发展最终会反哺地球、推动人类文明升级。

将来,月球必定会化作人类的太空前沿哨所以及超级制造厂,更是人类工业迈向高级阶段的外星实验室体了。依托月球基地起始迈进通道,人类有了获取便利去探索火星乃至更为遥远深邃太空天地的可能,以至于能构建起跨越行星范畴的工业体系架构,最终将地球资源以及环境对工业发展所形成的限制完全予以冲破。

返回到刚出发涉及太空探索研究的话题,着重指向名为俄罗斯这个国家的相关规划,我们没必要带着嗤笑之心称其具有激进性,毕竟勇于展开对未来的想象,本身也是航天应当彰显出来与体现的精神的其中一部分。我们仅仅要处于观看碰到这类宏伟计划的同一时间,留存下针对科学自然与社会规律前进节奏的清楚的认识。

月球开发从来都没有“一步封神”,有的只是“步步为营”。

无论那稳步推进载人登月以及基地规划的中美,还是有着敢于探索激进构想的俄罗斯,全都离不开冷酷的物理规律,脚踏实地之人会稳步着手开启月球工厂,而急功近利的情况必然会被历史给忘记。

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