阿爾忒彌斯2號宇航員返回，全面起底美國登月計劃

1.

之前一直有人催我寫阿爾特彌斯2號。確實應該寫，不過剛發射的那幾天，我沒找著合適的寫法，之后又被諸如美伊談判等一系列事兒打亂了節奏，直到現在才終于有機會。

最后一次登月發生在1972年，之后便再無下文。實際上阿波羅飛船原本計劃到20號，但在阿波羅11號登月成功不久便將18~20號全部取消。歸根結底，阿波羅登月只是想完成一個插旗的任務，至于什么建立永久居留基地，乃至前往火星之類的都遙不可及。阿波羅登月后一直有后續的登月計劃，但是始終沒有下文。NASA將注意力轉移向航天飛機，希望借此完成空間站的建設，并節省飛行的費用。當然，我們知道，空間站任務很成功，但航天飛機的復雜程度遠超過設計師的想象，并沒有如愿節省經費。

小布什政府在04年推動了一項重返月球的計劃，可以看作今天阿爾忒彌斯計劃的前身。但在接下來的奧巴馬政府時刻，將計劃改為前往火星。奧巴馬在12年正式確立阿爾忒彌斯計劃的名字，也是在奧巴馬時刻奠定了今天的獵戶座飛船和SLS火箭。這些飛船和最早的阿波羅飛船不一樣，主要是因為阿爾特彌斯計劃的經費要遠遠少于阿波羅計劃，大致只有1/4左右，因此需要盡可能的沿用既有的航天飛機的設計以節省經費。

SLS火箭如果看下半截，其實和航天飛機真的有點像。橘色的氫氧外掛燃料貯箱直接沿用航天飛機，也像航天飛機一樣，在兩側捆綁兩個助推器。不過SLS火箭放棄了回收助推器的想法，因為根據航天飛機時代的經驗，助推器回收、清洗再利用的成本其實與重新制造相差無幾，甚至更高。航天飛機的主發動機裝在軌道器上，現在被移到了氫氧燃料貯箱底部，數量由3臺變成4臺。實際上它們的發動機完全一樣，以至于NASA直接把退役航天飛機的發動機拆下來，裝到SLS火箭上用。再在氫氧燃料貯藏箱上裝上上面級，便得到了現在的SLS火箭。總之這樣的設計可以盡可能沿用航天飛機的生產線，這套生產線在阿爾忒彌斯計劃提出時，仍然基本存在，而土星5號的生產線早已經因為轉產等一系列原因不復存在了。這樣就能節省大量的經費。

2.

特朗普時代將SLS火箭的任務重新轉向登月，并且確立了多國合作的模式，于2020年正式推出阿爾特彌斯協議，目前已經有多達61個國家簽署。飛船的設計也是多國合作的結果，獵戶座飛船的返回艙由美國設計制造，但服務艙則交給歐洲的空客公司。

除了多國合作，商業化也是阿爾特彌斯計劃的一個重要特征。阿波羅任務中的軌道器和登月艙都由NASA負責，只是交給外面的公司生產。而在阿爾忒彌斯計劃中，NASA只負責開發軌道器獵戶座飛船，登月艙則交給諸如spaceX,藍色起源這樣的公司負責。這些商業公司也將大量參與月球基地建設等環節。

雖說如此，仍然有人認為NASA應該退得更多。和space X巨大的星艦比起來，獵戶座飛船簡直是麻雀和大象作對比，尤其是盡管SLS火箭運載量很大，開發成本也遠遠小于土星5號，但與星艦項目每年總共20億的預算比起來，仍然顯得不成比例。很多支持space X的人都認為NASA不妨干脆把登月任務包給space X來干。當然，平心而論，NASA的團隊也很優秀，只不過從來都是要靠同行的襯托。

目前已經確定的阿爾特彌斯計劃有4次：第1次在22年已經執行，這是一次無人飛行任務。現在正在執行第2次，稍后詳細介紹。第3次則會與登月艙對接進行測試，原計劃要環月，但現在改為只在低地球軌道，時間大致是27年年中，但也要看諸如space X或者藍色起源的研發進度。最終第4次則會登陸月球南極，預計時間是28年年初。現在又有提出來第5次，預計是28年年末，不過情況不詳。

實際上現在的2號原計劃是在24年進行的。主要是因為在第1次任務結束后，發現獵戶座飛船的隔熱大底設計有問題，材料出現了大量的開裂和脫落。獵戶座飛船和阿波羅飛船的一個本質區別在于獵戶座飛船是要重復使用的，所以設計也肯定不同。對于隔熱材料的問題，我曾經在火星學會與獵戶座的總師胡先生（全名霍華德·胡，是個二代華裔）交流過。

大體來講，獵戶座飛船也采用了“打水漂”的返回。飛船會以比較大的角度進入大氣層，在減速下降的同時，也因為空氣密度的增加而阻力劇增，最終阻力大于重力，將飛船彈回大氣層外，但此時飛船的速度已降低到第1宇宙速度以下，彈回大氣層后，一定會再次落入大氣層，這次才會真的著陸。問題就出在彈回大氣層外的一瞬間，隔熱材料會從將近2000度的高溫下瞬間冷卻，因此發生開裂和脫落，就如同玻璃因為突然遇冷而炸裂一樣。

所以我對2號任務還是挺關注的，因為這可以檢測針對1號任務出現的這個問題提出的改進措施是否有用。如果能證明改進方案是成功的，那獵戶座飛船本身就不太可能再給阿爾忒彌斯任務帶來什么阻礙，接下來只要登月艙的研究是按進度的，登月也就大體可以按進度了。

我們也可以參照阿波羅計劃來看一下阿爾特彌斯的4次飛行任務。阿波羅計劃的前三次—456號都是無人任務，大體可以與阿爾忒彌斯計劃的第1次相當。阿波羅8號是帶登月艙的環月任務，相當于阿爾特彌斯3號任務，最后的登月則是阿波羅11號與阿爾特彌斯4號做對應。至于這次的阿爾特彌斯2號則很奇怪，阿波羅計劃中沒有任務能與之相當：阿波羅7號是不帶登月艙的載人測試任務，但只是在地球軌道上。

3.

接下來就是2號任務的大致簡介：

2號任務原定在3月初發射，在2月19日成功完成濕彩排（指帶有燃料加注）。成員在2月20日開始進行隔離準備，但在三天后發現上面級的氦氣增壓系統出問題（大型火箭發動機可以用渦輪泵產生高壓，但上面級用的小型發動機都是用外帶的氦氣瓶給燃料箱增壓），返回裝配大樓。最終發現一個隔離墊圈發生了移位，更換組件后，便解決了問題。

下一組發射窗口在4月1日開啟，最終阿爾忒彌斯2號在4月2日早上6：35點火升空。飛船被命名為正直號（Integrity），由四名宇航員組成，指揮官里德·懷斯曼（Reid Wiseman）、駕駛員維克多·格洛弗（Victor Glover）、NASA任務專家克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）和加拿大航天局（CSA）任務專家杰里米·漢森（Jeremy Hansen）。這個4人成組其實創下了三個環月的第一：第一位女性（科赫）、第一位有色人種（格洛弗）、第一位非美國人航天員（漢森）。

里德·懷斯曼、維克托·格洛弗、克里斯蒂娜·科赫、杰里米·漢森

入軌后不久，獵戶座飛船進行地月轉移點火，這次點火通過啟動歐洲服務艙的發動機增加飛船的速度，使之能夠脫離地球引力的束縛，進入繞月返回的軌道。點火非常成功，以至于NASA取消了下一次的軌道修正，因為沒有必要了。

當然，也發生了一些小插曲：飛船的加熱器沒有調好，廁所也因為污物結冰，出現堵塞，所幸在調整飛船姿態，用陽光加熱后，得到解決。其實哪怕徹底壞掉也無所謂，飛船上是準備了尿不濕、尿袋等備份解決方案的。這些無事之事被某些媒體大肆報道，無語。

對月球的飛掠將在4月7日發生。6日早上，由格洛弗手動操作飛船進行來檢測其操作性能。隨后機組開始準備執行NASA制定的觀測計劃。首先機組可以用肉眼和相機觀測月面，同時還會見證一次日食并借此機會觀測日冕，還有針對未來要用的太空服的測試、基于骨髓細胞樣本的生理學實驗、由德國提供儀器進行的輻射觀測等一系列項目。同時因為飛行軌道足夠精準，又有一次校正點火被判斷為不必要而取消。

4月7日凌晨1點，NASA開始了飛掠月球的直播。1：56分，機組打破了由阿波羅13號創下的距離地球最遠的飛行紀錄，凌晨2：45開始對月球進行觀測，6：44因為月球的遮擋而與地球失去通信，早上7：00到達距月球最近的一點，并在2分鐘后到達距地球最遠的一點（406765公里）。7：25分，地球再次出現在機組的視野中，通信恢復，8：35開始出現日食。

機組拍到地球“落下”

晚上8:03分，飛船進行了第1次返回的點火修正，這次由科赫和漢森操作。同時穆爾沙號兩棲登陸艦也開始趕往預定著陸地點。機組接下來做的實驗也很有意思，首先是抗重力服的實驗。人在地球上生活受到重力的影響，頭部的血壓會較低，而腳部會較高，長期生活在重力下的人類已經適應了這種狀態。但是當人轉移到太空的微重力環境，或者在長期飛行后，從微重力環境再轉回地球重力，就會因此出現明顯的不適感，比如頭暈。這次實驗的微重力服將通過人工加壓平衡這種影響。之后又進行了對獵戶座飛船的手動操作。

日食

最后一天的飛行中，機組主要是為返回做準備：固定貨物，重新安裝座椅（之前為了擴大艙內空間，已經在發射后被拆除），復習再入程序。最終的再入程序如下所示。

4月11日早上7：33分，服務艙與返回艙分離。7：53分，飛船進入大氣層并開始黑障。8：03分減速傘放出，它們的作用是將飛船的速度減到主傘可以安全打開的程度。一分鐘后主傘打開。最終在北京時間2026年4月11日早上8點07分，獵戶座成功在太平洋濺落，4名宇航員全部平安返回地球。這一任務終于收官，而且可以說是完美的。雖然有廁所失靈等一系列小麻煩，但其實從來沒有航天任務能夠保證過程中不出任何問題，阿爾忒彌斯2號出的問題已經非常少了，絕對可以說是相當成功、相當順利的。

4.

所以接下來會發生什么呢？阿爾忒彌斯3號將是與登月艙的測試任務，但現在藍色起源和space X還沒準備好。Space X之前一直把重心放到火星任務上，但是在不久之前急轉彎表示要先做登月任務，因此接下來主要需要關注一下星艦的測試任務。Space X從來效率高，但想要在27年年中準備好他們的登月艙還是有挑戰的。藍色起源的進度甚至更慢一點。因此更進一步的28年年初登月也是頗有挑戰的。

當然，美國人也擁有一點裕度。中國的載人登月飛船預計28年才會首飛，而顯然不可能剛首飛就登月，同時預計使用的長征10號火箭研發進度也比較慢，甚至一度考慮過從spaceX購買二手的獵鷹火箭救急。大體來講，中國的登月比較樂觀的估計應該是在2030年以后。所以美國差不多有兩年的時間作為緩沖域。

接下來的兩年將見證很多有意思的航天任務：第2次登月競賽進入白熱化，星艦要完成研發，如果馬斯克仍然有精力，恐怕也會讓星艦前往火星，同時他心心念念的太空算力中心也會開始建設，我們也有諸如嫦娥7號和天問3號等有意思的任務要進行。這對于航天愛好者而言，無疑是一場盛宴，對于那些有幸參與其中的人而言，更是如此。

~the end~