史上最強登月火箭首飛：開啟美飛船繞月之旅，為載人登月鋪路

·“阿爾忒彌斯1號”（Artemis I）任務是一次不載人飛行測試，發(fā)射獵戶座飛船繞月飛行，飛船將于12月返回地球。任務順帶部署10顆立方星，沿途研究月球，或前往其他深空目的地。

·“阿爾忒彌斯2號”（Artemis II）任務是“阿爾忒彌斯”計劃的首次載人飛行，2024年將送宇航員繞月飛行。“阿爾忒彌斯3號”（Artemis III）任務將于2025年再次載人前往月球，依靠人類著陸系統(tǒng)登陸月球，這一次將創(chuàng)造女性在月表行走的歷史。

美東時間11月16日，美國國家航空航天局（NASA）登月火箭太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）托舉獵戶座飛船，在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心39B發(fā)射臺首飛升空，執(zhí)行不載人飛行測試“阿爾忒彌斯1號”任務，開啟繞月之旅，為未來載人試飛和人類探索月球鋪路。

在希臘神話中，阿爾忒彌斯是阿波羅的孿生姐妹，也是月亮女神。NASA計劃通過“阿爾忒彌斯”任務重返月球，將首位女性和首位有色人種送上月球表面，為長期駐留月球、送人前往火星鋪路。

其中，“阿爾忒彌斯1號”任務是一次不載人飛行測試，將發(fā)射獵戶座飛船繞月飛行并于12月返回地球，順帶部署10顆立方星，沿途研究月球，或前往其他深空目的地。

“阿爾忒彌斯2號”任務是“阿爾忒彌斯”計劃的首次載人飛行，2024年將送宇航員繞月飛行，為未來宇航員登月做準備。

“阿爾忒彌斯3號”任務將于2025年再次載人前往月球，依靠人類著陸系統(tǒng)登陸月球，這一次將創(chuàng)造女性在月表行走的歷史，也是自1972年NASA阿波羅17號任務以來人類再次踏上月球。

NASA的重返月球計劃將把美國宇航員送往人類從未涉足過的地方：月球南極。在月球上，他們將尋找并使用水和長期探索所需的其他關(guān)鍵資源，探索月球的奧秘，了解更多地球和宇宙的知識。

在太空飛行最遠的人造飛船，12月回地球

“阿爾忒彌斯1號”任務原定于美東時間8月29日發(fā)射，后由于溫度傳感器故障、颶風等多種原因多次推遲發(fā)射。

這次任務是NASA深空探測系統(tǒng)首次綜合飛行測試，該系統(tǒng)包括美國為深空任務設(shè)計的下一代飛船獵戶座、NASA登月火箭SLS和肯尼迪航天中心地面系統(tǒng)。其主要目標包括在太空飛行環(huán)境中演示獵戶座飛船系統(tǒng)，并確保安全重返大氣層、下降、濺落和回收。

“阿爾忒彌斯1號”任務發(fā)射準備中。

當火箭與飛船分離，獵戶座飛船將依靠臨時低溫推進級（ICPS）前往月球。當獵戶座飛船繞地球軌道飛行并部署其太陽能電池板時，ICPS會為它提供離開地球軌道、飛向月球所需的巨大推力，引導獵戶座靠近到足以被月球引力捕獲的程度。

發(fā)射大約2小時后，獵戶座飛船會與ICPS分離，隨后ICPS部署10顆立方星。此時，獵戶座飛船繼續(xù)從地球軌道前往月球軌道，歐洲航天局的服務艙為其提供推力，并根據(jù)需要在途中進行軌道修正。

“阿爾忒彌斯1號”任務軌跡。 圖片來源：NASA

獵戶座距離月球表面最近時只有大約97公里，然后利用月球引力進入遠距離逆行軌道，彼時距離月球約6.4萬公里。NASA表示，這是迄今為止為人類建造的宇宙飛船在太空中飛行的最遠距離。

“阿爾忒彌斯1號”任務總飛行里程210萬公里，任務持續(xù)時間約26天，獵戶座飛船在太空停留的時間將比任何一艘沒有與空間站對接的人類宇宙飛船都要長，最終飛船預計于12月11日濺落太平洋。

在返回地球的旅程中，獵戶座飛船將再次利用月球引力。它將在準確時間點燃發(fā)動機，利用月球引力加速返回地球，以40000公里/小時的速度進入地球大氣層。此時大氣層將飛船速度降至大約480公里/小時，溫度達到大約2800攝氏度，展現(xiàn)隔熱罩性能的時刻就到了。

當飛船順利進入大氣層后，它將依靠降落傘在圣地亞哥海岸著陸，著陸和回收小組將負責太空艙濺落后的安全回收。

10顆立方星、3位特殊乘客和一只史努比

“阿爾忒彌斯1號”任務也攜帶了10顆立方星，這些立方星的尺寸比鞋盒大不了多少，它們將沿途研究月球或前往深空目的地。

美國莫爾黑德州立大學的“月球冰立方”衛(wèi)星將利用紅外光譜儀尋找各種形式的水和其他揮發(fā)物。亞利桑那州立大學的LunaH-Map衛(wèi)星將用中子光譜儀繪制月球南極隕石坑和其他永久陰影區(qū)域近地表氫的高保真度地圖。

洛克希德馬丁公司的LunIR衛(wèi)星將對月球表面紅外成像。日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)研制了世界上最小的月球著陸器，來研究月球環(huán)境。美國西南研究院的CuSP衛(wèi)星將像太空氣象站一樣測量粒子和磁場。NASA艾姆斯研究中心將利用單細胞酵母檢測、測量和比較深空輻射對生物有機體的長期影響。

日本東京大學和日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)將對地球等離子體層成像，更好地了解地球輻射環(huán)境。NASA馬歇爾太空飛行中心的立方星將飛往一顆近地小行星，并拍攝其表面照片和其他特征。

獵戶座飛船上的人體模型之一。 圖片來源：NASA

獵戶座飛船上還有三位“特殊乘客”——三個人體模型。這些模型將測試飛船系統(tǒng)、收集數(shù)據(jù)。

一個人體模型的座位上配備了兩臺傳感器，記錄整個任務中的加速度和振動，人體模型所穿的宇航服也將配備兩臺輻射傳感器。另外兩個人體模型由模仿成年女性骨骼、軟組織和器官的材料制成，模型上的傳感器和探測器將測量輻射暴露。

同行的還有玩偶史努比，它將作為“阿爾忒彌斯1號”任務的零重力指示器。當飛船達到失重狀態(tài)時，史努比可以提供視覺指示。

作為“阿爾忒彌斯1號”任務零重力指示器的史努比。 圖片來源：NASA

史努比與NASA的緣分可以追溯到阿波羅時代。1969年，阿波羅10號宇航員一路前往月球，在著陸前進行最后一次檢查，登月艙要在大約15公里距離內(nèi)掠過月球表面，并巡視（snoop around）阿波羅11號的著陸點，宇航員就把登月艙命名為“史努比”（Snoopy）。

1990年是史努比的第一次太空飛行，當年它乘坐的是哥倫比亞號航天飛機。如今，史努比穿上橙色飛行服，戴上手套，胸前還有NASA的標志，與三位特殊乘客搭乘獵戶座飛船共享這趟繞月之旅。

土星五號之后的超級重型運載火箭SLS

從2022年開始的未來十年里，NASA將向月球表面發(fā)送一系列科學儀器和技術(shù)演示。

NASA曾表示，前往月球是為了更了解地球、月球和太陽系的起源和歷史，展示探索火星等所需要的新技術(shù)、能力和商業(yè)方法，建立美國在月球上的領(lǐng)導地位，擴大美國的全球經(jīng)濟影響。

NASA還計劃在月球軌道開發(fā)繞月空間站“月球門戶”，并利用其SLS火箭或商業(yè)火箭發(fā)射組件，在太空組裝。未來宇航員將乘坐獵戶座飛船，搭乘SLS火箭前往月球軌道。獵戶座飛船會與“月球門戶”對接，宇航員轉(zhuǎn)移到人類著陸系統(tǒng)，前往月球表面探索。

要到達月球，就需要一枚動力強大的火箭。SLS是NASA為深空探索研發(fā)的有史以來最強大的超級重型運載火箭，也是自土星5號重型運載火箭以來NASA為人類太空旅行建造的首枚探索級火箭。

39B發(fā)射臺上的SLS火箭和獵戶座飛船。 圖片來源：NASA

NASA表示，這是唯一一枚可以在一次任務中將獵戶座飛船、宇航員和貨物直接送往月球的火箭。為了滿足未來對深空任務的需求，SLS會演變成越來越強大的構(gòu)型。

每種構(gòu)型的SLS火箭，其芯級都會配置4臺RS-25發(fā)動機。首枚SLS火箭型號Block 1可將27噸以上的載荷送到月球以外的軌道。火箭高約98米，起飛質(zhì)量575萬磅（約合2608噸），在發(fā)射和上升過程中可產(chǎn)生880萬磅（約合3992噸）的最大推力，比土星五號火箭多15%。“阿爾忒彌斯1號”任務就是采用該型號火箭執(zhí)行發(fā)射任務。

SLS的Block 1B載人火箭運載能力38噸，單次發(fā)射可攜帶獵戶座載人飛船以及用于支持在月球上持續(xù)存在所需的大型貨物。SLS火箭另一個構(gòu)型Block 2型號將成為NASA向月球、火星和其他深空目的地運送貨物的主要運載工具，運載能力超過46噸。

NASA表示，一旦完成開發(fā)，SLS能讓宇航員開始探索太陽系深處的目的地，包括人類的月球和火星探測任務，以及機器人的科學任務，前往月球、火星、土星和木星等。