本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
正如航天飞机老将唐·佩蒂特恰如其分地指出的那样，人类在寻求进入轨道方面明显处于劣势。这个问题俗称“火箭方程的束缚”，即随着有效载荷质量的增加，挣脱地球引力所需的推进剂也随之增加。即使在设计截然不同的航天器中，这种比率也惊人地相似。将宇航员送上月球的土星五号火箭，在发射台上推进剂质量占 85%，与航天飞机几乎相同。而有效载荷质量几乎从未超过整个火箭质量的 4%。
因此，所有运载火箭都受到地球引力同等程度的影响。虽然材料科学的新发现正在为航天器的结构完整性带来巨大进步，但在有效载荷与重量的比率方面，改进却微乎其微。数学计算得越多，地球发射就越不利。
请思考一下：尽管对距离地球最近约 3400 万英里的火星进行了数代探测器和机器人任务，但人类在太空中的行程从未超过这个距离的 1%。然而，早在 1960 年代，沃纳·冯·布劳恩就梦想着，并设计了在 1980 年代实现这一壮举的航天器。
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不幸的是，美国的政治意愿并没有继续改进土星五号火箭，而是逐渐衰退，国家也从其太空探索的雄心壮志中退缩。随后的几年里，我们的足迹仅限于 250 英里高度的航天飞机短途旅行。事实上，在太空发射系统 (SLS) 开发出来之前，甚至没有一种能够将宇航员送回月球，更不用说火星的运载工具了。
然而，随着 SLS 核心发动机级在 NASA 斯坦尼斯航天中心进行测试，美国正快速接近重返深空。随着 SLS 发展到 Block 2 变体，每次发射的有效载荷能力接近 10 万磅，国家最终将实现建立永久月球前哨站的梦想。
虽然低地球轨道运载火箭和乘员舱的重复使用可以提高成本效率，但深空任务需要更大规模的有效载荷。
月球表面不仅仅是一个目的地，它更像是一个训练和装备站。月球的引力井只有地球的六分之一，并且富含各种化学元素，它将成为更远距离任务的中转站。然而，为了实现这一目标，早期的探月者将需要大量的物资支持。这就是 SLS 将发挥作用的地方。
值得注意的是，过去几十年来的深空探索揭示了氧、氮、钾甚至钙等普遍存在的生物构建基块。所以，我们知道人类可以在地球之外生存。但我们不仅仅想生存；我们还想蓬勃发展。幸运的是，铝、镍、钴和钛等工业应用的关键金属恰好在整个内太阳系中都非常丰富。随着 SLS 的上线，太空探索和居住将从完全依赖地球转变为自给自足的时代。
虽然最初的定居活动肯定需要预制的住所和能源发电模块，但持续的月球存在将需要利用当地资源。由于深空供应链将始终是脆弱的，可扩展的人类居住必须依赖月球的开采和制造业务，并不断扩大产能，以确保充足的食物、空气、水、火箭推进剂和建筑材料供应。诚然，工业学习曲线将是陡峭的，但已经开始的多国和商业热情表明了克服障碍的共同承诺。
正如美国商会首席执行官汤姆·多诺霍 最近写道，“我们正处于一场经济革命的早期阶段，这场革命可能会重新定义人类的极限。太空不是一片空虚，而是一片充满无限可能的景象。”
也许我们无法像好莱坞银幕上看到的那样欺骗物理定律，但 SLS 将果断地克服地球的引力，并引领我们大胆地前往前人未至之境。