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圖源:NASA
北京時(shí)間6月9日23時(shí)(美國東部時(shí)間6月9日上午11時(shí)),NASA將在休斯敦約翰遜太空中心舉行直播活動(dòng),正式公布阿爾忒彌斯3號(hào)(Artemis III)任務(wù)的四名宇航員名單,并提供任務(wù)最新進(jìn)展更新。
阿爾忒彌斯計(jì)劃是NASA自阿波羅計(jì)劃(1961—1972年)以來最雄心勃勃的載人深空探索項(xiàng)目,旨在重建人類前往月球的能力,并以此為跳板推進(jìn)未來的火星探索。計(jì)劃命名源自希臘神話中的月亮女神阿爾忒彌斯,這也隱含著NASA首次將女性宇航員送上月球的歷史性承諾。
01
阿爾忒彌斯計(jì)劃總覽
阿爾忒彌斯計(jì)劃采用模塊化、漸進(jìn)式任務(wù)架構(gòu),核心運(yùn)載系統(tǒng)包括:
太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS):NASA研發(fā)的重型運(yùn)載火箭,Block 1構(gòu)型近地軌道運(yùn)力約95噸,超越阿波羅時(shí)代的土星五號(hào)(130噸)之外、為近50年來美國最大運(yùn)力火箭。單次發(fā)射成本高達(dá)20—40億美元,超支約140%。
獵戶座飛船(Orion):由洛克希德·馬丁主承包商、歐洲空間局提供服務(wù)艙的多用途載人飛船,設(shè)計(jì)用于深空任務(wù),最多容納4名宇航員。
人類著陸系統(tǒng)(HLS):通過商業(yè)競爭方式選定,SpaceX星艦(2021年)和藍(lán)色起源藍(lán)月(2023年)同時(shí)獲得合同,負(fù)責(zé)將宇航員從月球軌道送達(dá)月面。
任務(wù)
計(jì)劃狀態(tài)
實(shí)際狀態(tài)
阿爾忒彌斯1號(hào)(無人)
2022年底
2022年11月?
阿爾忒彌斯2號(hào)(載人繞月)
2024年底
2026年4月?
阿爾忒彌斯3號(hào)(軌道測試)
原定登月→改近地軌道
2027年中期(計(jì)劃)
阿爾忒彌斯4號(hào)(首次登月)
2028年(目標(biāo))
阿爾忒彌斯1號(hào)于2022年11月成功完成無人繞月飛行,驗(yàn)證太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭與獵戶座飛船的聯(lián)合性能。
阿爾忒彌斯2號(hào)則于2026年4月成功執(zhí)行載人繞月飛行任務(wù)并返回,實(shí)現(xiàn)人類半個(gè)世紀(jì)以來首次重返深空。
阿爾忒彌斯3號(hào)原本應(yīng)是登月的歷史性一步,卻在多重因素疊加下被徹底重構(gòu)。
02
阿爾忒彌斯3號(hào)任務(wù)詳解
2026年2月的重構(gòu)將阿爾忒彌斯3號(hào)從一次登月任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮蜗到y(tǒng)驗(yàn)證飛行,其戰(zhàn)略意義在于以較低風(fēng)險(xiǎn)換取關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際驗(yàn)證機(jī)會(huì),為真正的登月任務(wù)奠定基礎(chǔ)。
發(fā)射方式:4名宇航員搭乘獵戶座飛船,由SLS Block 1火箭從肯尼迪航天中心39B發(fā)射臺(tái)送入近地軌道。
軌道活動(dòng):獵戶座與SpaceX星艦HLS和/或藍(lán)色起源藍(lán)月著陸器在近地軌道進(jìn)行交會(huì)、機(jī)動(dòng)、對(duì)接演練,驗(yàn)證接口兼容性。
系統(tǒng)驗(yàn)證:在對(duì)接狀態(tài)下測試生命支持系統(tǒng)互聯(lián)、通信鏈路、聯(lián)合推進(jìn)操控及應(yīng)急響應(yīng)程序。
航天服測試:公理太空(Axiom Space)設(shè)計(jì)(與時(shí)尚品牌普拉達(dá)合作開發(fā))的新一代靈活艙外航天服將在軌進(jìn)行全面性能驗(yàn)證。
風(fēng)險(xiǎn)降低:整個(gè)任務(wù)不涉及月球軌道飛行或月面著陸,重點(diǎn)在于識(shí)別并解決后續(xù)真實(shí)登月任務(wù)中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)集成問題。
03
核心技術(shù)瓶頸剖析
3.1 星艦在軌推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移(最關(guān)鍵瓶頸)
星艦月球著陸器(HLS)的工作原理決定了在軌加注是登月任務(wù)的核心前提,星艦離開地球時(shí)將消耗幾乎全部推進(jìn)劑,到達(dá)近地軌道后,需要通過在軌推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移補(bǔ)充,才能具備前往月球軌道并降落的能力。
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圖源:X Freeze
技術(shù)難度:在微重力環(huán)境下精確轉(zhuǎn)移低溫液態(tài)甲烷(LCH?)和液態(tài)氧(LOX),涉及流體管理、密封性能、轉(zhuǎn)移效率等大量未解工程問題。
原計(jì)劃時(shí)間:SpaceX承諾于2025年3月完成首次船對(duì)船(Starship-to-Starship)推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移演示。
實(shí)際進(jìn)度:截至2026年4月,該演示仍未完成,SpaceX高管證實(shí)已推遲至2026年某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),整體落后原計(jì)劃至少一年。
NASA監(jiān)察長警告(2026年3月):SpaceX星艦月球著陸器進(jìn)度比原計(jì)劃落后兩年,在未來幾年內(nèi)看起來困難重重;HLS項(xiàng)目13項(xiàng)關(guān)鍵里程碑中已有8項(xiàng)推遲6個(gè)月以上。
3.2 獵戶座飛船自身問題
作為阿爾忒彌斯計(jì)劃的核心載人飛船,獵戶座在阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)后暴露出多項(xiàng)設(shè)計(jì)缺陷:
隔熱罩侵蝕:2022年12月返回時(shí),隔熱罩材料在高溫再入大氣層過程中出現(xiàn)超出預(yù)期的侵蝕,引發(fā)對(duì)現(xiàn)有熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性重新評(píng)估。
生命支持系統(tǒng):檢查發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)閥門電路存在故障,涉及至關(guān)重要的CO?清除系統(tǒng)。NASA決定對(duì)阿爾忒彌斯2號(hào)和3號(hào)飛船的相關(guān)電子設(shè)備進(jìn)行全面更換,這是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工程改造。
發(fā)射中止系統(tǒng):在某些特定觸發(fā)條件下,系統(tǒng)無法保證獵戶座從逃逸分離到著陸全程的電力冗余,這直接威脅宇航員安全。
3.3 藍(lán)色起源藍(lán)月著陸器
藍(lán)色起源于2023年獲得NASA第二份HLS合同,其藍(lán)月著陸器的最大技術(shù)優(yōu)勢(shì)是無需在軌推進(jìn)劑轉(zhuǎn)移,從設(shè)計(jì)上規(guī)避了星艦面臨的最大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
然而截至2026年中,藍(lán)月尚未完成任何無人軌道飛行測試,技術(shù)成熟度遠(yuǎn)低于星艦。
據(jù)知情人士透露,藍(lán)月最早可在2028年準(zhǔn)備就緒,僅與阿爾忒彌斯4號(hào)登月目標(biāo)勉強(qiáng)對(duì)齊。
NASA表示將以“誰準(zhǔn)備好就用誰”的原則決定阿爾忒彌斯3號(hào)使用哪個(gè)或哪兩個(gè)著陸器參與近地軌道對(duì)接測試。
3.4
月面艙外活動(dòng)所需的加壓航天服需要全新設(shè)計(jì),以支持月球南極的極端環(huán)境條件。
美國政府問責(zé)署(GAO)明確指出航天服設(shè)計(jì)滯后是制約登月時(shí)間表的重要因素之一,主要涉及更大容量氧氣系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)工作。
寫在最后,5月29日,,NASA要在現(xiàn)有時(shí)間框架內(nèi),完成登月任務(wù)難度依然極大。
參考
[1]https://www.nasa.gov/news-release/nasa-to-announce-artemis-iii-crew-provide-mission-progress-update/
[2]https://www.nasa.gov/humans-in-space/artemis/
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