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花大价钱去看火星,为何不务实点,研究近在眼前的月亮呢?

本帖由 漂亮的石头2015-09-30 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    为什么美欧的航天计划重点都在火星、深空这些不着边际的领域,而不是更务实地推进近地轨道和月球的项目呢?

    [​IMG] 鸑鷟鹓鶵,拾人牙慧,手有余香

    不问是不是就问为什么都是耍流氓

    回答是:否

    造成这一误区的最大原因是:幸存者偏差

    只能看到经过某种筛选而产生的结果,而没有意识到筛选的过程,因此忽略了被筛选掉的关键信息。

    筛选忽视的结果包括:

    1. 航天器的基数很大,目前每年有约一百多个甚至更多的航天器上天,这个数目是出乎大多数人的意料的;

    2. 深空探测的新闻数量和获得的关注度远大于地球周边的那些数不清的航天器;

    历史的任何时刻,美欧的航天计划重点都不在深空探测器,无论是资金投入比重、资源投入还是发射数量,绝大多数的航天器都属于低地球轨道 LEO,剩下的还有 MEO、HEO 中高地球轨道,地月转移轨道等,深空探测器寥寥无几。

    「参考历年航天发射表,每年的比例相差不大,推荐出处:

    ① Jane's Space Dictionary「世界航天发射表」

    ② NASA Historical Data Book「NASA 航天发射表」

    NASA Launch Schedule「NASA 当年剩余航天发射计划」,今年还有大半年,全是地球轨道航天器」

    事实上 NASA 及美国航天这么些年数量最多的项目都是与 ISS 国际空间站有关的,有关人员、实验设备、生活物资,加上冗余考虑,每年的发射次数都非常之多。

    另一类很大的发射任务是已经组网运行的卫星,由于卫星寿命有限,,绝大多数 LEO 的卫星寿命不超过 10 年,绝大多数 GSO 的卫星寿命不超过 20 年,卫星技术需要更新,或者这次拨(pian)款(qian)有点多,加上组网的卫星数量庞大,因此维持组网卫星系统也占据了大量的航天计划,且这类计划几乎难以被大幅削减,财政拨款不太影响这一类的发射。

    现今美国的组网卫星主要分 3 类:

    ① GPS。现今有 32 颗正常在役,36 颗计划往往还有因为骗经费或者更新技术的原因故意降低使用寿命的。

    ② 用于地质、水、地球资源、气象、碳排放等环境监测的全球组网卫星,这实际上是多个网络,很多相关学科的科研机构依赖于卫星遥感收集的数据,例如今年 NASA 将发射的一颗 Jason-3,用于观测潮起潮落……

    ③ 军用卫星,由于 GSO 轨道过高,光学遥感分辨率太差,为了实时了解地球的动向,光学遥感卫星网络全部是 LEO 轨道,尤其是极地 LEO 轨道。感谢科技的进步,70 年代时光学遥感卫星使用寿命仅数十天,然后载有微缩胶圈的返回舱会返回地球,供军方分析数据,冷战时期的局部战争很多时候都会有大量额外的返回式卫星的发射。

    至于神马通信卫星,大多是 GSO 的,寿命略长,数量也不多,都懒得列出来了……

    对于深空探测:

    事实上尽管现阶段美国的深空探测器远比其他国家多,但其所占的比重和所消耗的资金均占美国航天投入的少数。NASA 目前基本有三大类深空探测器项目:

    ① 投资大「~$2~3billion」,周期长的 Flagship,当然也是高科学回报和对目标的深刻了解,著名的伽利略,卡西尼,旅行者都属于这一计划,FY2013 砍掉了唯一一个 Flagship 的计划,现阶段没有预算和项目,严重受限;

    ② 中等的 New Frontiers ,New Frontiers 于 2003 年拨款,然后目前抵近冥王星的 New Horizons 探测器属于目前唯二发射的 New Frontiers 计划中深空探测器,总开销约 $650million,另一个已发射的探测器 Juno 总开销约 $1billion。New Frontiers 由 NASA 相关机构招标 Announcement of Opportunity (AO),旨在每 36 个月竞标一个合适的深空探测计划,有意向的研究机构或大学竞标总设计 principal investigator (PI) ,再细化任务,可见 New Frontiers 必须看 NASA 何时放长线,钓中鱼「根本就不大」,这也取决于 NASA 的拨款项目;

    ③ 投资小,周期短的 Discovery 项目,例如深度撞击 Deep Impact,总开销约 $330million,Lunar Prospector 则只有约 $63 million。其 principal investigator (PI) 则是个人 orz。已经发射的 Discovery 项目才 12 个,其中还包括数个探月的航天器,大致相当于美国小半年的发射总量。

    其中,后两个项目是近二十年的事,传说中“多快好省”的进行深空探测器,其实主要是在“省”上……后两个项目的大致开销可以看到 NASA 目前对于深空探测是比较抠门的。NASA 在 2014 和 2015 年的预算 FY2014 和 FY2015 都大约在约 $18billion,要知道这只是一年的预算,而一个深空探测器花费的是多年的预算!

    还有就是在 NASA,深空探测器是不算月球的,这里面所列举的三个项目都是旨在探测太阳系的,所以 Discovery 项目中才有一些月球探测器。月球探测器有另一类项目,叫 Lunar Quest。

    最后还可以参照以前的一个回答:

    尼克松为何终止登月计划?如果美国当时没有停止阿波罗计划,今天的太空技术发展和利用能到什么程度?

    平时比较忙,不能一次成文,深表歉意,希望写了还有人看……

    才疏学浅,以上。

    查看知乎原文
     
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