載人登月已不再是美國的獨家游戲
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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，建立能夠支持大規模居住的前哨基地，前往更加遙遠的星系，探索深遠的太空。
那樣的未來(lái)還很遙遠，但在上世紀60年代，人類(lèi)就已經(jīng)通過(guò)阿波羅登月計劃邁出第一步了。
而在60年后的今天，美國總算是邁出了第二步：
在多次技術(shù)事故、錯過(guò)窗口，所導致的長(cháng)達兩個(gè)月的推遲后，美國宇航局 NASA 終于在休斯頓當地時(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)由于在當天火箭的三號引擎出現了冷卻問(wèn)題，NASA 決定利用這次事件收集更多的數據以便以后使用，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，到了當周周六第二個(gè)****窗口，火箭燃料裝載又出現了泄漏問(wèn)題。
之后，阿爾忒彌斯繼續問(wèn)題不斷，錯過(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沖出地球軌道，飛向月球，進(jìn)入其軌道，完成一系列預定的測試動(dòng)作和科學(xué)觀(guān)測任務(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 最新的計劃，也是上世紀著(zhù)名的阿波羅登月計劃的精神延續。
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號的最后一次成功登月——人類(lèi)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，以及更復雜和深遠的太空探測任務(wù)，奠定關(guān)鍵的基礎。
但目前的情況，和60年前阿波羅計劃問(wèn)世的時(shí)候，區別很大。在今天，美國早已不是唯一具有載人登月野心的航天技術(shù)超級大國了。
中國不僅已經(jīng)具備了可工作的空間站，也在不久前官宣了登月計劃，并確認將在十年內具備載人登月能力。與此同時(shí)，俄羅斯、印度等航天大國也對月球虎視眈眈。
月球，接下來(lái)要熱鬧非凡了。
/ 阿爾忒彌斯1號細節全貌 /
2022年11月15日周二，阿爾特彌斯1號 (Artemis I) 從肯尼迪航天中心的39B****臺成功點(diǎn)火****。
這次****創(chuàng )造了兩個(gè)“第一”：
首先，這是 NASA 的“空間****系統” (Space Launch System，簡(jiǎn)稱(chēng) SLS) 火箭的第一次真實(shí)****。
SLS 是 NASA 設計的重型運載火箭****系統，推進(jìn)器基于航天飛機，并且取代了這一已經(jīng)退役的****系統。SLS 的高度和美國“自由女神像”相近（見(jiàn)下圖）。美國計劃使用 SLS 來(lái)****未來(lái)10年內的外層太空探索任務(wù)，直到更新、更大、更強的新火箭的問(wèn)世。
在地面點(diǎn)火****的幾分鐘內，火箭的幾臺發(fā)動(dòng)機燒掉了數百萬(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40億美元。整個(gè) SLS 項目的推進(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(hù)座飛船 (Orion) 第一次進(jìn)入太空的飛行。
獵戶(hù)座飛船是目前唯一能夠進(jìn)行人類(lèi)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)對接系統、生命支持系統等，可以支持最多6人的機組。
一個(gè)最關(guān)鍵的細節在于：這次的獵戶(hù)座飛船具備****中止逃逸系統，如果在****上升過(guò)程中發(fā)生了災難性故障，乘員艙可以被高速彈出，并獨立展開(kāi)減速傘返回地表——避免重蹈挑戰者號航天飛機因缺乏逃逸系統而導致全員身亡的事故覆轍。
獵戶(hù)座飛船組成示意圖，1=****中止系統，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(fǎng)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(hù)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，批準了29億美元讓該公司開(kāi)發(fā)兩艘登月飛船，結果被貝佐斯的藍色起源公司提出抗議，導致合作暫停。）
有趣的是，雖然阿爾忒彌斯1號是無(wú)人駕駛的，但是這次的獵戶(hù)座飛船上確實(shí)有幾個(gè)乘客……
首先是船長(cháng)“月尼金·坎波斯” (Moonikin Campos)。它是一個(gè)測試假人，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)數據，從而提高后續載人任務(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。當年阿波羅13號飛船出現嚴重系統故障的時(shí)候，這位工程師在地面上設計了一套緊急應對方案，最終成功使得機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)好運氣吧~
Moonikin Campos 圖片來(lái)源：NASA
說(shuō)完船長(cháng)，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)行宇宙輻射防護的對照試驗：一個(gè)穿著(zhù) StemRad 公司和洛·馬聯(lián)合開(kāi)發(fā)的 AstroRad 輻射保護背心，另一個(gè)則不做任何保護。
至于采用女性模型的理由，是因為在下一次****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)阿波羅計劃登月的宇航員都是白人男性）。NASA 計劃在未來(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)險的數據是至關(guān)重要的。
Helga 和 Zohar 圖片來(lái)源：NASA
為了讓船長(cháng)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(zhù)他們。
史努比是美國宇航員的老朋友，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(chē)的……
圖片來(lái)源：NASA除了主要有效載荷獵戶(hù)座飛船之外，阿爾忒彌斯1號還有一個(gè)輔助有效載荷，也即10枚立方衛星 (CubeSat)。
在SLS 火箭的最后一級和獵戶(hù)座飛船分離的同時(shí)，這些超小型的衛星將被釋放出來(lái)。它們各自具備獨立的觀(guān)測和測試任務(wù)，比如其中一枚衛星專(zhuān)門(mén)用于搜索月球冰，另一枚則搭載了太陽(yáng)帆，任務(wù)是對近地小行星等物體進(jìn)行觀(guān)測和接觸。
本次****任務(wù)的立方衛星 圖片來(lái)源：NASA
釋放立方衛星的同時(shí)，獵戶(hù)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“遠距逆行軌道” (DRO，中國的嫦娥5號觀(guān)測器也在這個(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(hù)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)的主要目標之一也是測試獵戶(hù)座飛船的隔熱罩，因為它返回大氣層的速度超過(guò)每小時(shí)4萬(wàn)公里，超過(guò)了以往絕大多數宇航器，外表的溫度將超過(guò)2800攝氏度。人類(lèi)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(hù)座飛船的隔熱罩 圖片來(lái)源：NASA/ 項目嚴重超支，充滿(mǎn)不確定性 /
阿爾忒彌斯1號任務(wù)成功與否，很大程度上將決定美國后續載人登月任務(wù)的執行。
目前，NASA 計劃在2024年****阿爾忒彌斯2號，搭載4名人類(lèi)宇航員進(jìn)行繞月飛行，不登陸月球。該任務(wù)的最遠飛行地點(diǎn)將達到距離月球暗面的1.6萬(wàn)公里處，這也將成為任何人類(lèi)去到過(guò)的距離地球最遠的地方。
在2025年，阿爾忒彌斯3號將搭載4名人類(lèi)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 認為這將有助于提高女性對于太空和 STEM 專(zhuān)業(yè)教育的興趣和熱愛(ài)。
阿波羅計劃宇航員 圖片來(lái)源：NASA 歷史資料
美國國會(huì )曾經(jīng)發(fā)表監管報告對阿爾忒彌斯計劃作出批評，指責項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期，也使得項目面臨額外的技術(shù)風(fēng)險。
目前，阿爾忒彌斯的載人****任務(wù)已經(jīng)推遲了多次，并且預算嚴重超標。據估計從2021到2025年，NASA 將為該計劃花費總計530億美元。美國聯(lián)邦政府財務(wù)監察曾經(jīng)評價(jià) SLS 項目“不可持續”，但 NASA 仍在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)載荷更高、推力更強、成本也更加昂貴 SLS Block 2型火箭。
而到了2027年，NASA 計劃****“月球門(mén)戶(hù)”(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工作。就像天宮是地球的空間站那樣，月球門(mén)戶(hù)是一個(gè)設計圍繞月球運行的永久性空間站，為來(lái)訪(fǎng)的飛船提供對接端口。
建成之后，月球門(mén)戶(hù)將為宇航員提供居住和后勤服務(wù)。另外，對于之后的深空探索和物資運輸任務(wù)，月球門(mén)戶(hù)也是一個(gè)中轉?？康恼军c(diǎn)。
由于阿爾忒彌斯計劃本身拖延嚴重，對月球門(mén)戶(hù)的研發(fā)進(jìn)展也產(chǎn)生了一定的延期影響。
月球門(mén)戶(hù)渲染圖 圖片來(lái)源：NASA再過(guò)幾年，NASA 計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(cháng)達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(chē)，以及封閉加壓的重型月球車(chē)，方便宇航員進(jìn)行短途和長(cháng)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、旅程更遠的飛行器也更加容易，美國也計劃把月球門(mén)戶(hù)、月球地表基地，作為對火星進(jìn)行進(jìn)一步探索，甚至載人登陸火星任務(wù)的****場(chǎng)和中轉站。目前 NASA 預計在2030年代將注意力轉移到火星任務(wù)上。
月球車(chē)示意圖 圖片來(lái)源：NASA
/ 登月不再是美國的專(zhuān)屬游戲 /
在上個(gè)世紀，太空競賽一度是美、蘇兩個(gè)超級大國之間的游戲。而在載人登月上，美國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，美國已經(jīng)意識到了僅靠自己一國的實(shí)力很難完成像上世紀那樣的太空探索創(chuàng )舉。
在2020年，美國與包括澳大利亞、加拿大、日本、法國、英國、烏克蘭、阿聯(lián)酋、韓國、新加坡、以色列等共22個(gè)國家和地區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號的****載荷清單當中，也可以找到來(lái)自各個(gè)締約國航天部門(mén)的物資和紀念品。）
阿爾忒彌斯協(xié)議中文對照翻譯（中國并未簽署該協(xié)議） 圖片來(lái)源：NASA
協(xié)議當中對于外層太空中的商業(yè)行為的規定，在一定程度上受到了國際社會(huì )的批評。包括俄羅斯官方，甚至一些美國本土的專(zhuān)家，都曾譴責阿爾忒彌斯協(xié)議“制定了有利于本國的國際空間法”。
比如，NASA 自己宣稱(chēng)對阿波羅計劃已經(jīng)登月的地點(diǎn)進(jìn)行保護，相當于主張了對于這些月球地表地點(diǎn)的擁有權，不符合聯(lián)合國《外層空間條約》關(guān)于“月球上不應該存在國家主權領(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。而考慮到美國又是絕大多數私營(yíng)航天公司的注冊國，這樣做就違反了《外層空間條約》關(guān)于商業(yè)開(kāi)發(fā)應該得到多邊批準的要求，也違反了國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：中國和俄羅斯這兩大和美國實(shí)力相近的航天大國，并沒(méi)有參與到這個(gè)以美國為首的協(xié)議當中。
自從2021年以來(lái)，中國已經(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)成功完成組裝和測試。
在天宮空間站取得優(yōu)秀成績(jì)之后，中國的探月工程也受到了更多關(guān)注。
天宮空間站于2022年7月底的構型模擬圖 圖片來(lái)源：Shujianyang根據公開(kāi)資料，中國探月工程的前三期均已經(jīng)成功完成各項關(guān)鍵任務(wù)：
- 一期工程（繞月）的嫦娥一號和二號探測器分別于2007和2010年完成了任務(wù)；
- 二期工程（落月）的嫦娥三號和四號探測器均已成功實(shí)現軟著(zhù)陸，并且釋放了各自攜帶的玉兔一號和二號月球車(chē)。并且，鵲橋號中繼通信衛星也于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，于前年在月球風(fēng)暴洋呂姆克山著(zhù)陸，完成了樣本采集工作，并順利安全返回地球。
而中國探月工程四期已經(jīng)于去年正式立項并進(jìn)入實(shí)施階段，主要目標是對月球南極進(jìn)行科學(xué)探測，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，中國航天科技集團宣布了正在研制新一代載人運載火箭和重型運載火箭，用于承擔載人登月，以及火星、木星和小行星探測任務(wù)的消息。
其中，載人運載火箭將在2030年左右具備將中國人送上月球的能力，而重型運載火箭則將把地月轉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。
月球科研站計劃在2030年之前完成建設，2035年左右完成能源、通訊、導航、遠程運輸、天地往返等配套系統的建設。
創(chuàng )意修改 原圖來(lái)源：NASA
中俄兩國在今年三月剛剛簽署了國際月球科研站合作項目協(xié)議，并且表示對所有感興趣的國家和國際伙伴開(kāi)放，從而加強科學(xué)研究交流，推進(jìn)全人類(lèi)對太空的和平探索和空間資源的有效利用。
根據《2021中國的航天》白皮書(shū)，自從2016年以來(lái)，中國已經(jīng)與19個(gè)國家和地區、4個(gè)國際組織，簽署46項空間合作協(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《環(huán)球時(shí)報》報道，盡管前蘇聯(lián)在冷戰期間的載人登月競賽中失敗，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)中的雄鷹號載人飛船、月球著(zhù)陸系統、空間拖船等設備和模組****到太空中，在軌道上完成對接組裝，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”探測器，同時(shí)加速培訓本國航天員，實(shí)現獨立將航天員送入太空的能力。該組織負責人明確表示，“正在關(guān)注載人登月任務(wù)”。
NASA 這次率先****了阿爾忒彌斯1號任務(wù)，使得美國在登月重啟方面的進(jìn)展暫時(shí)領(lǐng)先。然而一個(gè)不爭的事實(shí)是，登月探月已經(jīng)不再是美國的專(zhuān)屬游戲。
中國載人航天和空間站項目的快速進(jìn)展，以及俄羅斯和印度兩大國的興趣，意味著(zhù)美國無(wú)法再像上世紀下半葉那樣，穩居太空競賽的勝利者寶座。
注：封面圖來(lái)自于NASA，版權屬于原作者。如果不同意使用，請盡快聯(lián)系我們，我們會(huì )立即刪除。
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