对于美国航空航天局(NASA)而言,要花费1500亿美元才能把宇航员送上月球并返回地面。奥巴马政府认为这一计划太昂贵了,今年9月,美国国会同意取消了这一重返月球的计划。然而,NASA约翰逊空间中心的工程师认为,他们只需要其中的一小部分钱――不超过2亿美元,外加大约2.5亿美元的一枚火箭,就可以在1000天之内把一个类人机器人安全地送上月球。
想象中的机器人登月模拟图
带来希望的“M计划”
在1000天内把类人机器人送上月球的想法被称为“M计划”,是一年前由NASA约翰逊空间中心的首席工程师史蒂文·阿尔特谬斯(Stephen J.Altemus)领导的一场“游击战”:他给在业余时间为这一计划工作的工程师提供了报酬,给为该计划进行设计和测试的公司以及NASA其他单位提供了资金。阿尔特谬斯说:“我们正在用非常少的钱来完成一个看似不可能完成的任务。”
类人机器人――至少上半身如此――已经有了,那就是由NASA和通用发动机公司研发的“机器宇航员2号”,它已经被安放在即将升空的“发现”号航天飞机上。
待安装到国际空间站上之后,“机器宇航员2号”将成为太空中的第一个类人机器人。在帮助国际空间站做一些琐事的同时,NASA也能从中了解机器人是如何与宇航员一同工作的。最终,升级后的机器宇航员还将参与太空行走。
M计划还涉及了NASA其他正在进行的其他部分计划,其中包括以液氧和甲烷为动力的火箭引擎以及为杜绝事故不使用火箭的自动着陆系统。在原型机开发中整合这些技术可以加快计划的进程。“这就像变魔术,”阿尔特谬斯说,因为“很多时候技术研发会止步在实验室,无法进一步成熟、实用。”
一位参与M计划的企划者说,一个在月球上行走的机器人会激发学生的想象力,就像40年前“阿波罗”登月激励了一代科学家和工程师一样。“我认为它会带来一些希望,”参与M计划的美国阿玛第洛航天公司副总裁尼尔
·米尔伯恩(Neil Milburn)说。
不过,随着NASA的注意力开始远离月球――奥巴马在2010年4月曾说:“我们已经去过那里了”――把机器人送上月球的前景也随之变得扑朔迷离。
M计划的不确定性也反映出关于NASA未来的许多争论:当没有钱来做所有事的时候,NASA应该怎么做?推动空间技术发展的最佳方式是什么?考虑到成本和风险,把宇航员送入太空是否值得?
阿尔特谬斯说:“其中最需要技巧的是你是否符合NASA的发展架构。”
2009年,国会一委员会评估了NASA的载人航天计划,尤其是雄心勃勃地载人重返月球的“星座”计划。尽管NASA已经在这一计划上花了100亿美元,但在美国国会2011年的预算中,该计划中的绝大部分项目被取消了。
在有关“星座”计划争论中出现的对NASA的批评,阿尔特谬斯感到很沮丧。“我总感觉我们的组织就像是一辆法拉利赛车,”他说,“但却在空转着。”
一次在厨房的餐桌上与儿子交谈时,阿尔特谬斯希望能勾画出一个激动人心、但又不庞大的计划,尽管这可能需要几年的时间来琢磨。此时,一个想法突然冒了出来:在1000天内研制一个能在月球上行走并能发回实时图像的机器人。
第二天他把这个想法告诉了他的同事,他说:“让我们做点惊人的事情。”
阿尔特谬斯回忆说:“我对他们说,‘如果我把它提交给NASA,你们会支持我吗?我不知道我们是否能做成,也不知道我们是否能获得资金或者被批准――但可以试一试。’因此我们开始了,如野火蔓延般展开。”
机器人“登月”仍很遥远
把机器人送上月球要比人容易得多。因为机器人不需要空气和食物,也不需要返回地球。
M计划主管马修
·翁德勒(R.Matthew Ondler)说,1000天的最后期限其实是任意的。“它营造了一种紧迫感,”他解释说,“当需要在短时间内解决问题的时候,NASA就会处于最佳状态。如果你给我们六或七年时间来解决问题,我们并不擅长这样的工作方式。管理和国家的优先发展目标都在变化,因此很难在这么长的时间里持续做同样的事情。”
出于辅助科学教育的目的,1000天差不多是一个学生在高中或大学里度过的时间。与之形成对比的是,即便NASA成功实现了在2025年前把宇航员送上小行星的目标,那么今天一个7岁的小孩到那个时候也已经大学毕业了。
为了得到所需要的支持,阿尔特谬斯和翁德勒开始了物物交换:美国波士顿电力公司给了他们一个价值30万美元的原型高级锂电池,作为回报他们要帮助解决电池的管理问题。
“这是个容易的交易,因此我们作了几个类似的交易,”翁德勒说。
阿玛第洛航天公司提供了一个参与月球着陆器竞赛的原型机计划,作为交换,NASA提供了引擎技术和可用于测试的设施。此外,NASA还支付给阿玛第洛航天公司大约100万美元。如果按照传统的研发过程,其耗时会更长和耗资更多。在6个月里,着陆器在受束缚情况下飞行了18次、自由飞行了2次。
并不是所有的飞行都是完美的,但完美是至关重要。“暂时的问题并不要紧,”翁德勒说,“重要的是我们能很快地学到经验并解决问题。”
他接着说,有一个工程师到家得宝(全球最大的家具建材零售商)买了价值80美元的材料,用以测试着陆器在下降过程是否会因燃料箱中燃料的晃动而失稳。“由此,我们才能确认我们的数学模型并且设计完全尺度的测试,而这一切是在两周内完成的。”
M计划并没有受到NASA其他人的关注,当然也包括NASA局长查尔斯
·博尔登(Charles F.Bolden)。2010年2月,作为对NASA与其他国家可能进行合作的回应,博尔登援引了日本想在2020年往月球发射一个两条腿的机器人。“我真的认为我能做到吗?”博尔登说,“也许不行。”
那时,M计划团队希望能在3月份开始动工,并在2012年底之前实现机器人登陆月球。
虽然这个计划很复杂,但机器人和人类在月球上能做的还是相距甚远。M计划只是一个技术演示,并不是科学任务。
作为向学校推广的教育计划的一部分,它的主要任务之一是机器人捡起一块石头并让其自由下落。学生可以做同样的实验,来比较月球和地球的重力。
M计划目前还在继续,已经耗资900万美元。阿玛第洛航天公司正在研制第二个原型着陆器,但没有资金能用于其他方面的研发,例如完成机器宇航员的脚。奥巴马的NASA规划打算在5年里为空间技术研发投资160亿美元,但国会提出的折中方案是把这些钱中的大多数用于重型火箭。
M计划确实吸引了国际空间站管理者的兴趣,这也正是机器宇航员会前往那里的原因。“我很激动能看到我们对空间技术的推进,并且有一个类人机器人能在空间站上工作,”阿尔特谬斯说,“这对于NASA来说向前迈了一大步。”
但就现在而言,把机器人送上月球仍很遥远。
资料来源New York Times
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