一拖再拖後,阿爾忒彌斯2號今晨終成功發射,人類時隔54年再度奔月

返樸
04/02

撰文 | Ren

美國東部時間4月1日下午6點35分,搭載四名宇航員的「獵戶座」(Orion)飛船從佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發射台升空,隨着阿爾忒彌斯2號(Artemis II)的發射成功,他們踏上了人類自1972年以來首次繞月飛掠的旅程。

阿爾忒彌斯2號發射瞬間 | 圖源:NASA直播

阿爾忒彌斯2號的計劃發射窗口是從美東時間4月1日下午6點24分開啓,沒過多久火箭便成功發射。可以說,此次發射任務的執行過程是很順利的——除了在下午5點時出現了一個與飛行終止系統通信相關的硬件問題,後續被NASA工程師迅速解決了。

據NASA介紹,發射升空2分鐘後,太空發射系統(SLS)的雙固體火箭助推器完成分離。

3分鐘後,包含發射中止系統的整流罩與「獵戶座」飛船完成分離。

8分鐘後,SLS核心級主發動機關機並與「獵戶座」飛船完成分離。這標誌着阿爾忒彌斯2號任務第一階段推進任務的完成,並過渡到上面級運行階段。

24分鐘後,「獵戶座」飛船的太陽能電池陣列翼(SAW)完全展開,完成了阿爾忒彌斯2號任務的關鍵配置步驟。所有四個太陽能電池陣列翼均按計劃展開、鎖定到位並開始供電。

下一個主要里程碑是近地點提升機動 (PRM) 和遠地點提升點火 (ARB),這將增加「獵戶座」飛船軌道的最低點和最高點,並為飛船進行深空作業做好準備。

點火結束後,NASA將於美東時間晚上9點在佛羅里達州肯尼迪航天中心舉行發射後新聞發布會。

阿爾忒彌斯2號的四名宇航員,從左到右分別是雷德·懷斯曼(Reid Wiseman),維克多·格洛弗(Victor Glover),克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和傑里米·漢森(Jeremy Hansen) | 圖源:NASA

1972年12月,阿波羅17號(Apollo 17)指令長尤金·塞爾南(Eugene Cernan)離開月表,此後超過半個世紀,沒有人類再次飛越近地軌道。這次的阿爾忒彌斯2號任務志在終結這一紀錄。

雖然此次任務並不會踏足月球,但這將是1972年以來人類第一次真正抵達月球附近。飛船採用「遊離返回軌道」(Free-return trajectory),藉助月球引力自然折返地球,全程約10天,其中飛往月球就需要4天左右的時間。

任務進行到第6天左右時,飛船將飛越月球背面,進入30至50分鐘的無線電盲區,四名宇航員將在與地球完全失聯的狀態下獨立應對任何突發情況,隨後在月球引力的驅動下自然轉向,開始返程,最終以超過30馬赫的速度再入大氣層,濺落太平洋

必須強調的是,阿爾忒彌斯2號任務是繞月飛掠,只會繞月飛掠,不會進入月球軌道。

阿爾忒彌斯2號任務圖| 圖源:NASA

一拖再拖

這枚火箭的升空此前曾歷經曲折,頻頻跳票。它原計劃2024年底發射,此後先後推至2025年底、2026年2月,直至4月1日。

延誤主要來自於三個故障:阿爾忒彌斯1號(Artemis I)無人繞月返回後,工程師發現獵戶座飛船防熱盾出現超出理論模型的非對稱剝落,後續經過數月的熱力學模型重構纔給出改進方案;飛船總裝階段,生命保障系統(ECLSS)一個深埋於內部的關鍵電路組件出現隱患,拆解排查故障直接導致進度後延逾數月;2026年2月,加註測試中液氫再次泄漏(同樣的問題困擾了該計劃3年之久),甚至不得不在液氫持續泄漏的狀態下繼續測試,工程師隨後又在上面級氦氣增壓管線中發現堵塞,火箭被迫退回垂直裝配間檢修。

直至2026年3月中旬,NASA確認所有系統數據達標,火箭才重新轉運至發射台:即便如此,受限於技術,液氫泄漏在後續測試中仍然存在,只是維持在了可控範圍。

如此漫長、波折的排故歷程,折射出阿爾忒彌斯計劃在工程層面的結構性難題。根據NASA監察長辦公室的審計,2012至2025財年,阿爾忒彌斯相關項目累計支出約930億美元,單次發射的成本超過40億美元。

這些數字的背後,是一套基於「庫存硬件」(heritage hardware)的系統:SLS火箭芯級的4台RS-25發動機均來自退役的航天飛機,獵戶座飛船的主發動機同樣回收自亞特蘭蒂斯號(Atlantis)。這些當年可重複使用的硬件,如今將在一次性任務結束後直接入海銷燬。過去幾年,美國政府問責局(GAO)多次就計劃變更頻繁、管理監督不足發出風險警示。

值得一提的是,執行這次任務的四名宇航員將創造一系列紀錄。指令長雷德·懷斯曼(Reid Wiseman)曾在國際空間站駐留165天,負責統領整體指揮;駕駛員維克多·格洛弗(Victor Glover)參與過SpaceX Crew-1任務,將成為首位進入深空的非裔宇航員;任務專家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)保持着女性單次太空駐留328天的紀錄,將成為首位飛離近地軌道的女性。第四位是加拿大航天局(CSA)的傑里米·漢森(Jeremy Hansen),他將成為首位進入深空的加拿大宇航員——加拿大承諾為月球門戶(Gateway)空間站提供新一代機械臂Canadarm3,換取了這一席位,不過最新消息是NASA要取消建造該空間站。

主要任務目標

那麼,阿爾忒彌斯2號的主要任務目標是什麼呢?

NASA對此的表述清晰且有限:驗證獵戶座飛船在真實深空輻射環境下的維生能力;測試O2O激光通信系統;採集宇航員在離開地球磁層保護後的完整生理數據集。這三項驗證,將直接決定後續任務的安全評估與設計參數。

阿爾忒彌斯2號任務優先級 | 圖源:NASA

通信系統的升級尤其值得關注。在阿波羅載人航天時代,受限於S波段無線電的帶寬上限,地面接收的月球圖像經過大量壓縮,清晰度極為有限。此次搭載的獵戶座光通信系統(O2O)將通過100毫米口徑望遠鏡與加州、新墨西哥州的地面光學終端進行紅外激光通信,下行速率達260 Mbps,可支持4K視頻的實時傳輸。

畫質和傳輸速度的大幅提升,意味着深空任務能夠近乎實時地傳回高分辨率科學圖像和飛行器遙測數據。這將是人類建立長期深空基礎設施所依賴的信息基礎,也是未來火星任務所必需的通信管線的早期驗證。

醫學數據的積累同樣不可忽視。ARCHeR實驗將通過手環持續採集四名宇航員在深空輻射環境下的睡眠質量、認知表現和社交動態等數據。人類在近地軌道積累了大量的長期駐留經驗,但深空輻射環境對人體的影響至今缺乏來自實際載人任務的系統性數據。阿爾忒彌斯2號採集的數據,將直接服務於後續的深空載人任務規劃。

阿爾忒彌斯1-5號任務目標 | 圖源:NASA

從整個阿爾忒彌斯計劃的路線圖來看,這次飛行處於承上啓下的位置。阿爾忒彌斯1號驗證了無人狀態下飛船與火箭的整體性能,阿爾忒彌斯2號是首次將人置於這套系統中進行全面壓力測試,阿爾忒彌斯3號的任務已被調整為近地軌道上的商業着陸器交會對接演練,以分步驗證未來登月所依賴的對接流程與系統兼容性。

美國真正的載人登月任務目前計劃最早於2028年的阿爾忒彌斯4號實現。這一路線圖的每一步,都在為「長期駐留月球」這一更長遠的目標積累技術儲備。

目前來看,月球南極可能是未來載人登月的首選區域,原因在於其永久陰影區可能存在水冰。水既是宇航員的基本生命資源,也是通過電解生產液氫液氧推進劑的潛在原料來源,這對於建立可自給自足的月球基地至關重要。NASA基於月球勘測軌道飛行器(LRO)的數據,已為後續着陸任務劃定了13個候選區域,包括沙克爾頓環形山邊緣(Peak Near Shackleton)、霍沃思(Haworth)和諾比爾邊緣(Nobile Rim)等,這些區域兼具水冰資源可及性與持續光照條件,是目前較理想的長期基地選址。

中美登月方案各自考量

就在阿爾忒彌斯2號發射之際,大洋彼岸的另一個登月計劃正在以自己的節奏推進。

中國已明確「2030年前載人登月」的時間表,月球探測工程穩步推進,已完成多輪無人登月探測任務。最近一次是2026年2月11日完成的研製性飛行測試。在海南文昌,搭載夢舟飛船原型機的長征十號甲(CZ-10A)火箭完成了兩項核心驗證:最大動壓階段的逃逸救生,飛船在氣動載荷最嚴酷的飛行階段成功分離並安全濺落,這也是中國首次完成逃逸後落海及海上回收大型試驗。

中國為2030年登月設計的技術路線是「雙星發射、月軌交會」:兩枚火箭分別將夢舟載人飛船與攬月着陸器送入地月轉移軌道,它們將在月球軌道完成自動交會對接,航天員轉入着陸器降月,完成任務後乘上升段返回對接,由夢舟飛船載返地球。

據新華社報道,長征十號系列運載火箭是我國面向載人月球探測任務研製的新一代載人運載火箭,包括長征十號和長征十號甲兩種構型。長征十號為帶助推器的三級火箭,直徑5米,最大高度92.5米,捆綁兩個助推器,將在載人登月任務中承擔夢舟Y載人飛船和攬月着陸器發射任務。長征十號甲為兩級火箭,直徑5米,最大高度67米,一子級可回收並重複使用,將在空間站應用與發展工程中承擔夢舟載人飛船和天舟貨運飛船發射任務。

將中、美的兩套登月方案並排比較,差異在於各自將複雜度壓縮在不同的環節。

按計劃,美國將着陸系統外包給SpaceX的星艦HLS(Starship HLS)和藍色起源的藍月亮Blue Moon),並在月球軌道規劃門戶空間站作為中轉節點。星艦HLS因自重極大,單次登月前需要在近地軌道與10至20枚補給飛船完成推進劑轉註,依賴微重力低溫流體在軌轉移技術的成熟以及高頻次無故障的商業發射調度。這兩項技術目前均處於早期驗證階段。更大的問題在於,NASA最近宣佈取消建造門戶空間站,也沒有提出新的中轉站方案,如此一來,可能會影響到美國後續的登月計劃進程。

中國的雙星架構省去了月軌空間站這一中間層,任務風險主要集中在長征十號的穩定性和月球軌道自動交會對接上——前者可以通過多次試飛積累經驗,後者已在嫦娥五號和嫦娥六號採樣返回任務中得到驗證。這一路線的執行確定性相對較高。

阿爾忒彌斯2號任務的意義,更像是在人類深空探索的道路上刻下一個重新啓動的節點。

人類自1972年起停止前往月球,根本原因是缺乏持續的政治意志與資源投入,而非技術能力本身。阿爾忒彌斯2號所承擔的,是在半個世紀的空白之後,重新建立人類在深空的工程經驗積累。

如果說阿波羅時代解決的是「能否抵達」,那麼當前階段更接近於回答「如何長期存在」。圍繞月球展開的,不再只是一次性的登陸,而是關於能源獲取、在地資源利用、通信網絡與人類生存能力的系統工程。這些問題的答案,不會在一次任務中給出,只能在一次次看似重複的驗證中逐步成形。

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