載人登月已不再是美國(guó)的獨(dú)家游戲

拖了倆月的NASA月球火箭終于****，但再次登月的夢(mèng)想早已不僅屬于美國(guó)自己。——文｜杜晨  編輯｜VickyXiao
很多人可能都有一個(gè)相同的夢(mèng)想：
也許有一天，我們能夠走出地球，踏上太陽(yáng)系里的其他星球的表面，建立能夠支持大規(guī)模居住的前哨基地，前往更加遙遠(yuǎn)的星系，探索深遠(yuǎn)的太空。
那樣的未來(lái)還很遙遠(yuǎn)，但在上世紀(jì)60年代，人類就已經(jīng)通過(guò)阿波羅登月計(jì)劃邁出第一步了。
而在60年后的今天，美國(guó)總算是邁出了第二步：
在多次技術(shù)事故、錯(cuò)過(guò)窗口，所導(dǎo)致的長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的推遲后，美國(guó)宇航局 NASA 終于在休斯頓當(dāng)?shù)?/span>時(shí)間周三11月16日凌晨1:48左右，完成了阿爾忒彌斯 (Artemis) 載人登月計(jì)劃的第一枚火箭****，將一顆無(wú)人搭乘的飛船送出了大氣層。

圖片來(lái)源：NASA
****最初原定于8月29日進(jìn)行，不過(guò)由于在當(dāng)天火箭的三號(hào)引擎出現(xiàn)了冷卻問(wèn)題，NASA 決定利用這次事件收集更多的數(shù)據(jù)以便以后使用，取消了****。之后情況并沒(méi)有太多改善，過(guò)了整整五天，問(wèn)題仍然沒(méi)有完全解決，到了當(dāng)周周六第二個(gè)****窗口，火箭燃料裝載又出現(xiàn)了泄漏問(wèn)題。
之后，阿爾忒彌斯繼續(xù)問(wèn)題不斷，錯(cuò)過(guò)了一個(gè)又一個(gè)窗口期。
好在在兩個(gè)月之后，所有的問(wèn)題終于全部解決，天時(shí)地利人和總算湊齊，火箭成功****。
截至發(fā)稿，飛船已經(jīng)和火箭成功分體，以高達(dá)5600英里/小時(shí)的速度奔赴月球。

圖片來(lái)源：NASA
在未來(lái)的幾十天里，這艘飛船將利用引力彈弓效應(yīng)沖出地球軌道，飛向月球，進(jìn)入其軌道，完成一系列預(yù)定的測(cè)試動(dòng)作和科學(xué)觀測(cè)任務(wù)，然后返回地球。


圖片來(lái)源：NASA
正如月亮女神阿爾忒彌斯是太陽(yáng)神阿波羅的妹妹，NASA 最新的計(jì)劃，也是上世紀(jì)著名的阿波羅登月計(jì)劃的精神延續(xù)。
自打1969年阿姆斯特朗和奧爾德林的首次登月、72年底阿波羅17號(hào)的最后一次成功登月——人類已經(jīng)有整整50年時(shí)間，沒(méi)有再踏上過(guò)月球了。
而這次的登月計(jì)劃更加激進(jìn)：NASA 不光要讓其宇航員重返月球，還希望在月球上建立永久基地，為將來(lái)登陸火星，以及更復(fù)雜和深遠(yuǎn)的太空探測(cè)任務(wù)，奠定關(guān)鍵的基礎(chǔ)。
但目前的情況，和60年前阿波羅計(jì)劃問(wèn)世的時(shí)候，區(qū)別很大。在今天，美國(guó)早已不是唯一具有載人登月野心的航天技術(shù)超級(jí)大國(guó)了。
中國(guó)不僅已經(jīng)具備了可工作的空間站，也在不久前官宣了登月計(jì)劃，并確認(rèn)將在十年內(nèi)具備載人登月能力。與此同時(shí)，俄羅斯、印度等航天大國(guó)也對(duì)月球虎視眈眈。
月球，接下來(lái)要熱鬧非凡了。

/ 阿爾忒彌斯1號(hào)細(xì)節(jié)全貌 /
2022年11月15日周二，阿爾特彌斯1號(hào) (Artemis I) 從肯尼迪航天中心的39B****臺(tái)成功點(diǎn)火****。
這次****創(chuàng)造了兩個(gè)“第一”：
首先，這是 NASA 的“空間****系統(tǒng)” (Space Launch System，簡(jiǎn)稱 SLS) 火箭的第一次真實(shí)****。
SLS 是 NASA 設(shè)計(jì)的重型運(yùn)載火箭****系統(tǒng)，推進(jìn)器基于航天飛機(jī)，并且取代了這一已經(jīng)退役的****系統(tǒng)。SLS 的高度和美國(guó)“自由女神像”相近（見(jiàn)下圖）。美國(guó)計(jì)劃使用 SLS 來(lái)****未來(lái)10年內(nèi)的外層太空探索任務(wù)，直到更新、更大、更強(qiáng)的新火箭的問(wèn)世。

在地面點(diǎn)火****的幾分鐘內(nèi)，火箭的幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)燒掉了數(shù)百萬(wàn)公升的液體推進(jìn)劑和大約100萬(wàn)公斤的固體燃料，從而獲得高達(dá)4400公噸的推力。它可以攜帶極重的有效載荷（最大46噸），將宇航員送到更遠(yuǎn)的太空中。
綜合公開(kāi)信息，SLS 火箭的點(diǎn)火****一次的總成本就高達(dá)40億美元。整個(gè) SLS 項(xiàng)目的推進(jìn)至少被推遲了近20次，首次****的時(shí)間表已經(jīng)推遲了數(shù)年。

圖片來(lái)源：NASA
其次，這也是洛克希德·馬丁和空客兩家巨頭公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的獵戶座飛船 (Orion) 第一次進(jìn)入太空的飛行。
獵戶座飛船是目前唯一能夠進(jìn)行人類深空飛行的航天器，配備了太陽(yáng)能電池板、玻璃駕駛艙、自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)、生命支持系統(tǒng)等，可以支持最多6人的機(jī)組。
一個(gè)最關(guān)鍵的細(xì)節(jié)在于：這次的獵戶座飛船具備****中止逃逸系統(tǒng)，如果在****上升過(guò)程中發(fā)生了災(zāi)難性故障，乘員艙可以被高速?gòu)棾?，并?dú)立展開(kāi)減速傘返回地表——避免重蹈挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)因缺乏逃逸系統(tǒng)而導(dǎo)致全員身亡的事故覆轍。

獵戶座飛船組成示意圖，1=****中止系統(tǒng)，2=乘員模組，3=服務(wù)模組   圖片來(lái)源：NASA
就像 SLS 火箭一樣，本來(lái)這個(gè)飛船的命名也很無(wú)聊，叫做“載人探索飛行器”(Crew Exploration Vehicle, CEV)。但是在之前的一次采訪中，某位航天員不小心說(shuō)漏了嘴，NASA 最后不得不采用了“獵戶座”的名字。
（關(guān)于登月飛船還有個(gè)軼事：去年 NASA 跟 SpaceX 簽署合約，批準(zhǔn)了29億美元讓該公司開(kāi)發(fā)兩艘登月飛船，結(jié)果被貝佐斯的藍(lán)色起源公司提出抗議，導(dǎo)致合作暫停。）
有趣的是，雖然阿爾忒彌斯1號(hào)是無(wú)人駕駛的，但是這次的獵戶座飛船上確實(shí)有幾個(gè)乘客……
首先是船長(zhǎng)“月尼金·坎波斯” (Moonikin Campos)。它是一個(gè)測(cè)試假人，任務(wù)就是扮演宇航員，身上有一些人造的“器官”，也安裝了一堆各種各樣的生命維持裝置和輻射傳感器，以便于 NASA 收集整個(gè)飛行過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而提高后續(xù)載人任務(wù)的安全性和舒適性。

這個(gè)假人的命名由兩部分組成。名字是“月球” (moon) +“假人” (mannequin) 的合成；姓則取自已故的 NASA 員工阿圖羅·坎波斯。當(dāng)年阿波羅13號(hào)飛船出現(xiàn)嚴(yán)重系統(tǒng)故障的時(shí)候，這位工程師在地面上設(shè)計(jì)了一套緊急應(yīng)對(duì)方案，最終成功使得機(jī)上三名宇航員成功安全返回地球。
這次 NASA 用假人的命名來(lái)致敬他，也許是希望借點(diǎn)好運(yùn)氣吧~

Moonikin Campos    圖片來(lái)源：NASA
說(shuō)完船長(zhǎng)，再來(lái)看另外兩位人形船員。
NASA 工作人員還在飛船上安裝了兩個(gè)女性上半身假人模型，分別名為“神圣”(Helga) 和“光明” (Zohar)。它們的任務(wù)是進(jìn)行宇宙輻射防護(hù)的對(duì)照試驗(yàn)：一個(gè)穿著 StemRad 公司和洛·馬聯(lián)合開(kāi)發(fā)的 AstroRad 輻射保護(hù)背心，另一個(gè)則不做任何保護(hù)。


至于采用女性模型的理由，是因?yàn)樵谙乱淮?***的時(shí)候，NASA 將首次把女性宇航員送上月球（此前所有通過(guò)阿波羅計(jì)劃登月的宇航員都是白人男性）。NASA 計(jì)劃在未來(lái)的任務(wù)中同時(shí)派遣男性和女性宇航員，因此收集兩種性別特有的健康風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的。
Helga 和 Zohar   圖片來(lái)源：NASA
為了讓船長(zhǎng)和兩位船員在宇宙中不寂寞……
NASA 還安排了史努比和小羊肖恩的毛絨玩具陪著他們。

史努比是美國(guó)宇航員的老朋友，已經(jīng)不是第一次上太空了，這次它的任務(wù)是作為“失重指示器” (zero G indicator)。
圖片來(lái)源：NASA
小羊肖恩則是歐洲宇航局送來(lái)搭車的……
圖片來(lái)源：NASA
除了主要有效載荷獵戶座飛船之外，阿爾忒彌斯1號(hào)還有一個(gè)輔助有效載荷，也即10枚立方衛(wèi)星 (CubeSat)。
在SLS 火箭的最后一級(jí)和獵戶座飛船分離的同時(shí)，這些超小型的衛(wèi)星將被釋放出來(lái)。它們各自具備獨(dú)立的觀測(cè)和測(cè)試任務(wù)，比如其中一枚衛(wèi)星專門用于搜索月球冰，另一枚則搭載了太陽(yáng)帆，任務(wù)是對(duì)近地小行星等物體進(jìn)行觀測(cè)和接觸。

本次****任務(wù)的立方衛(wèi)星   圖片來(lái)源：NASA
釋放立方衛(wèi)星的同時(shí)，獵戶座飛船本體則已經(jīng)踏上了前往月球空間的旅程。進(jìn)入軌道范圍之后，飛船的推進(jìn)器將進(jìn)行點(diǎn)火，使其進(jìn)入月球的“遠(yuǎn)距逆行軌道” (DRO，中國(guó)的嫦娥5號(hào)觀測(cè)器也在這個(gè)軌道上）繞行飛過(guò)月球的黑暗面。
完成環(huán)繞飛行后，獵戶座推進(jìn)器將再次點(diǎn)火，并重返地球大氣層，最終在減速傘的幫助下完成降落。
圖片來(lái)源：NASA
此次****任務(wù)的主要目標(biāo)之一也是測(cè)試獵戶座飛船的隔熱罩，因?yàn)樗祷卮髿鈱拥乃俣瘸^(guò)每小時(shí)4萬(wàn)公里，超過(guò)了以往絕大多數(shù)宇航器，外表的溫度將超過(guò)2800攝氏度。人類宇航員活不活得下來(lái)，就要看飛船能否耐得住如此高溫和大氣摩擦了……
獵戶座飛船的隔熱罩    圖片來(lái)源：NASA

/ 項(xiàng)目嚴(yán)重超支，充滿不確定性 /
阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)成功與否，很大程度上將決定美國(guó)后續(xù)載人登月任務(wù)的執(zhí)行。
目前，NASA 計(jì)劃在2024年****阿爾忒彌斯2號(hào)，搭載4名人類宇航員進(jìn)行繞月飛行，不登陸月球。該任務(wù)的最遠(yuǎn)飛行地點(diǎn)將達(dá)到距離月球暗面的1.6萬(wàn)公里處，這也將成為任何人類去到過(guò)的距離地球最遠(yuǎn)的地方。
在2025年，阿爾忒彌斯3號(hào)將搭載4名人類進(jìn)入月球軌道，其中兩人將乘坐登陸器，踏上月球南極的土地，總停留時(shí)間為六天半，然后返回軌道器，再一同返回地球。屆時(shí)，女性宇航員將首次在月球上行走，創(chuàng)造一個(gè)歷史性的時(shí)刻。NASA 認(rèn)為這將有助于提高女性對(duì)于太空和 STEM 專業(yè)教育的興趣和熱愛(ài)。

阿波羅計(jì)劃宇航員  圖片來(lái)源：NASA 歷史資料
美國(guó)國(guó)會(huì)曾經(jīng)發(fā)表監(jiān)管報(bào)告對(duì)阿爾忒彌斯計(jì)劃作出批評(píng)，指責(zé)項(xiàng)目組使用不成熟的技術(shù)，制定了過(guò)于激進(jìn)的時(shí)間表，不僅打亂了政府和公眾的預(yù)期，也使得項(xiàng)目面臨額外的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
目前，阿爾忒彌斯的載人****任務(wù)已經(jīng)推遲了多次，并且預(yù)算嚴(yán)重超標(biāo)。據(jù)估計(jì)從2021到2025年，NASA 將為該計(jì)劃花費(fèi)總計(jì)530億美元。美國(guó)聯(lián)邦政府財(cái)務(wù)監(jiān)察曾經(jīng)評(píng)價(jià) SLS 項(xiàng)目“不可持續(xù)”，但 NASA 仍在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)載荷更高、推力更強(qiáng)、成本也更加昂貴 SLS Block 2型火箭。
而到了2027年，NASA 計(jì)劃****“月球門戶”(Lunar Gateway) 的第一個(gè)模組，正式啟動(dòng)這個(gè)永久性太空站的建設(shè)工作。就像天宮是地球的空間站那樣，月球門戶是一個(gè)設(shè)計(jì)圍繞月球運(yùn)行的永久性空間站，為來(lái)訪的飛船提供對(duì)接端口。
建成之后，月球門戶將為宇航員提供居住和后勤服務(wù)。另外，對(duì)于之后的深空探索和物資運(yùn)輸任務(wù)，月球門戶也是一個(gè)中轉(zhuǎn)停靠的站點(diǎn)。
由于阿爾忒彌斯計(jì)劃本身拖延嚴(yán)重，對(duì)月球門戶的研發(fā)進(jìn)展也產(chǎn)生了一定的延期影響。
月球門戶渲染圖   圖片來(lái)源：NASA
再過(guò)幾年，NASA 計(jì)劃在月球南極建立一個(gè)地表基地，可以容納最多4名“月球居民”長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月的停留。
另外 NASA 也在開(kāi)發(fā)敞篷的輕便型月球車，以及封閉加壓的重型月球車，方便宇航員進(jìn)行短途和長(zhǎng)距離的月球探索任務(wù)。
考慮到月球的引力比地球小得多，****更重、旅程更遠(yuǎn)的飛行器也更加容易，美國(guó)也計(jì)劃把月球門戶、月球地表基地，作為對(duì)火星進(jìn)行進(jìn)一步探索，甚至載人登陸火星任務(wù)的****場(chǎng)和中轉(zhuǎn)站。目前 NASA 預(yù)計(jì)在2030年代將注意力轉(zhuǎn)移到火星任務(wù)上。

月球車示意圖    圖片來(lái)源：NASA

/ 登月不再是美國(guó)的專屬游戲 /
在上個(gè)世紀(jì)，太空競(jìng)賽一度是美、蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)之間的游戲。而在載人登月上，美國(guó)基本取得了壓倒性的勝利，成為了唯一的霸主。
然而到了21世紀(jì)，美國(guó)已經(jīng)意識(shí)到了僅靠自己一國(guó)的實(shí)力很難完成像上世紀(jì)那樣的太空探索創(chuàng)舉。
在2020年，美國(guó)與包括澳大利亞、加拿大、日本、法國(guó)、英國(guó)、烏克蘭、阿聯(lián)酋、韓國(guó)、新加坡、以色列等共22個(gè)國(guó)家和地區(qū)共同起草并簽訂了多邊協(xié)定《阿爾忒彌斯協(xié)議》(Artemis Accords)。
（在阿爾忒彌斯1號(hào)的****載荷清單當(dāng)中，也可以找到來(lái)自各個(gè)締約國(guó)航天部門的物資和紀(jì)念品。）

阿爾忒彌斯協(xié)議中文對(duì)照翻譯（中國(guó)并未簽署該協(xié)議）    圖片來(lái)源：NASA
協(xié)議當(dāng)中對(duì)于外層太空中的商業(yè)行為的規(guī)定，在一定程度上受到了國(guó)際社會(huì)的批評(píng)。包括俄羅斯官方，甚至一些美國(guó)本土的專家，都曾譴責(zé)阿爾忒彌斯協(xié)議“制定了有利于本國(guó)的國(guó)際空間法”。
比如，NASA 自己宣稱對(duì)阿波羅計(jì)劃已經(jīng)登月的地點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，相當(dāng)于主張了對(duì)于這些月球地表地點(diǎn)的擁有權(quán)，不符合聯(lián)合國(guó)《外層空間條約》關(guān)于“月球上不應(yīng)該存在國(guó)家主權(quán)領(lǐng)土”的精神和相關(guān)表述。
再比如，阿爾忒彌斯協(xié)議在原則上為民間航天商業(yè)公司在太空中開(kāi)采并擁有資源材料開(kāi)啟了可能性。而考慮到美國(guó)又是絕大多數(shù)私營(yíng)航天公司的注冊(cè)國(guó)，這樣做就違反了《外層空間條約》關(guān)于商業(yè)開(kāi)發(fā)應(yīng)該得到多邊批準(zhǔn)的要求，也違反了國(guó)際上多邊許可證制度的精神。
一個(gè)更為關(guān)鍵的事實(shí)在于：中國(guó)和俄羅斯這兩大和美國(guó)實(shí)力相近的航天大國(guó)，并沒(méi)有參與到這個(gè)以美國(guó)為首的協(xié)議當(dāng)中。
自從2021年以來(lái)，中國(guó)已經(jīng)成功完成多次天宮空間站的相關(guān)****，目前多個(gè)核心功能艙室和模組已經(jīng)成功完成組裝和測(cè)試。
在天宮空間站取得優(yōu)秀成績(jī)之后，中國(guó)的探月工程也受到了更多關(guān)注。
天宮空間站于2022年7月底的構(gòu)型模擬圖   圖片來(lái)源：Shujianyang
根據(jù)公開(kāi)資料，中國(guó)探月工程的前三期均已經(jīng)成功完成各項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)：

• 一期工程（繞月）的嫦娥一號(hào)和二號(hào)探測(cè)器分別于2007和2010年完成了任務(wù)；
  
• 二期工程（落月）的嫦娥三號(hào)和四號(hào)探測(cè)器均已成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，并且釋放了各自攜帶的玉兔一號(hào)和二號(hào)月球車。并且，鵲橋號(hào)中繼通信衛(wèi)星也于2018年成功入軌地月拉格朗日L2點(diǎn)。
  
• 三期工程（返回）的嫦娥五號(hào)，于前年在月球風(fēng)暴洋呂姆克山著陸，完成了樣本采集工作，并順利安全返回地球。

而中國(guó)探月工程四期已經(jīng)于去年正式立項(xiàng)并進(jìn)入實(shí)施階段，主要目標(biāo)是對(duì)月球南極進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，并建立起月球科研站（月球表面或月球軌道）的基本型。
不久前，中國(guó)航天科技集團(tuán)宣布了正在研制新一代載人運(yùn)載火箭和重型運(yùn)載火箭，用于承擔(dān)載人登月，以及火星、木星和小行星探測(cè)任務(wù)的消息。
其中，載人運(yùn)載火箭將在2030年左右具備將中國(guó)人送上月球的能力，而重型運(yùn)載火箭則將把地月轉(zhuǎn)移軌道的有效載荷提升到50噸，超過(guò) NASA 正在開(kāi)發(fā)中的 SLS Block 2型火箭的46噸極限****能力。
月球科研站計(jì)劃在2030年之前完成建設(shè)，2035年左右完成能源、通訊、導(dǎo)航、遠(yuǎn)程運(yùn)輸、天地往返等配套系統(tǒng)的建設(shè)。

創(chuàng)意修改   原圖來(lái)源：NASA
中俄兩國(guó)在今年三月剛剛簽署了國(guó)際月球科研站合作項(xiàng)目協(xié)議，并且表示對(duì)所有感興趣的國(guó)家和國(guó)際伙伴開(kāi)放，從而加強(qiáng)科學(xué)研究交流，推進(jìn)全人類對(duì)太空的和平探索和空間資源的有效利用。
根據(jù)《2021中國(guó)的航天》白皮書(shū)，自從2016年以來(lái)，中國(guó)已經(jīng)與19個(gè)國(guó)家和地區(qū)、4個(gè)國(guó)際組織，簽署46項(xiàng)空間合作協(xié)定或諒解備忘錄，積極推動(dòng)外層空間的全球多邊共同治理。
據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》報(bào)道，盡管前蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間的載人登月競(jìng)賽中失敗，俄羅斯始終沒(méi)有放棄載人登月的夢(mèng)想。目前俄羅斯計(jì)劃利用多枚“安加拉-A5”大型火箭，分別將在2030年左右將正在開(kāi)發(fā)中的雄鷹號(hào)載人飛船、月球著陸系統(tǒng)、空間拖船等設(shè)備和模組****到太空中，在軌道上完成對(duì)接組裝，然后再實(shí)施登月。
印度空間研究組織此前宣布，將在明年****“月船3號(hào)”探測(cè)器，同時(shí)加速培訓(xùn)本國(guó)航天員，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立將航天員送入太空的能力。該組織負(fù)責(zé)人明確表示，“正在關(guān)注載人登月任務(wù)”。
NASA 這次率先****了阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)，使得美國(guó)在登月重啟方面的進(jìn)展暫時(shí)領(lǐng)先。然而一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是，登月探月已經(jīng)不再是美國(guó)的專屬游戲。
中國(guó)載人航天和空間站項(xiàng)目的快速進(jìn)展，以及俄羅斯和印度兩大國(guó)的興趣，意味著美國(guó)無(wú)法再像上世紀(jì)下半葉那樣，穩(wěn)居太空競(jìng)賽的勝利者寶座。

注：封面圖來(lái)自于NASA，版權(quán)屬于原作者。如果不同意使用，請(qǐng)盡快聯(lián)系我們，我們會(huì)立即刪除。

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