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作者:海北尬生,因其尝求学于北海之北,每不顾环境而放尬言,故起此名也。喜航天,爱读书,本学理工,爱好文学。

1.

之前一直有人在评论区里催我写阿尔特弥斯2号。确实应该写,不过刚发射的那几天,我没找着合适的写法,之后又被诸如美伊谈判等一系列事儿打乱了节奏,直到现在才终于有机会。

最后一次登月发生在1972年,之后便再无下文。实际上阿波罗飞船原本计划到20号,但在阿波罗11号登月成功不久便将18~20号全部取消。归根结底,阿波罗登月只是想完成一个插旗的任务,至于什么建立永久居留基地,乃至前往火星之类的都遥不可及。阿波罗登月后一直有后续的登月计划,但是始终没有下文。NASA将注意力转移向航天飞机,希望借此完成空间站的建设,并节省飞行的费用。当然,我们知道,空间站任务很成功,但航天飞机的复杂程度远超过设计师的想象,并没有如愿节省经费。

小布什政府在04年推动了一项重返月球的计划,可以看作今天阿尔忒弥斯计划的前身。但在接下来的奥巴马政府时刻,将计划改为前往火星。奥巴马在12年正式确立阿尔忒弥斯计划的名字,也是在奥巴马时刻奠定了今天的猎户座飞船和SLS火箭。这些飞船和最早的阿波罗飞船不一样,主要是因为阿尔特弥斯计划的经费要远远少于阿波罗计划,大致只有1/4左右,因此需要尽可能的沿用既有的航天飞机的设计以节省经费。

SLS火箭如果看下半截,其实和航天飞机真的有点像。橘色的氢氧外挂燃料贮箱直接沿用航天飞机,也像航天飞机一样,在两侧捆绑两个助推器。不过SLS火箭放弃了回收助推器的想法,因为根据航天飞机时代的经验,助推器回收、清洗再利用的成本其实与重新制造相差无几,甚至更高。航天飞机的主发动机装在轨道器上,现在被移到了氢氧燃料贮箱底部,数量由3台变成4台。实际上它们的发动机完全一样,以至于NASA直接把退役航天飞机的发动机拆下来,装到SLS火箭上用。再在氢氧燃料贮藏箱上装上上面级,便得到了现在的SLS火箭。总之这样的设计可以尽可能沿用航天飞机的生产线,这套生产线在阿尔忒弥斯计划提出时,仍然基本存在,而土星5号的生产线早已经因为转产等一系列原因不复存在了。这样就能节省大量的经费。

2.

特朗普时代将SLS火箭的任务重新转向登月,并且确立了多国合作的模式,于2020年正式推出阿尔特弥斯协议,目前已经有多达61个国家签署。飞船的设计也是多国合作的结果,猎户座飞船的返回舱由美国设计制造,但服务舱则交给欧洲的空客公司。

 

除了多国合作,商业化也是阿尔特弥斯计划的一个重要特征。阿波罗任务中的轨道器和登月舱都由NASA负责,只是交给外面的公司生产。而在阿尔忒弥斯计划中,NASA只负责开发轨道器猎户座飞船,登月舱则交给诸如spaceX,蓝色起源这样的公司负责。这些商业公司也将大量参与月球基地建设等环节。

虽说如此,仍然有人认为NASA应该退得更多。和space X巨大的星舰比起来,猎户座飞船简直是麻雀和大象作对比,尤其是尽管SLS火箭运载量很大,开发成本也远远小于土星5号,但与星舰项目每年总共20亿的预算比起来,仍然显得不成比例。很多支持space X的人都认为NASA不妨干脆把登月任务包给space X来干。当然,平心而论,NASA的团队也很优秀,只不过从来都是要靠同行的衬托。

目前已经确定的阿尔特弥斯计划有4次:第1次在22年已经执行,这是一次无人飞行任务。现在正在执行第2次,稍后详细介绍。第3次则会与登月舱对接进行测试,原计划要环月,但现在改为只在低地球轨道,时间大致是27年年中,但也要看诸如space X或者蓝色起源的研发进度。最终第4次则会登陆月球南极,预计时间是28年年初。现在又有提出来第5次,预计是28年年末,不过情况不详。

实际上现在的2号原计划是在24年进行的。主要是因为在第1次任务结束后,发现猎户座飞船的隔热大底设计有问题,材料出现了大量的开裂和脱落。猎户座飞船和阿波罗飞船的一个本质区别在于猎户座飞船是要重复使用的,所以设计也肯定不同。对于隔热材料的问题,我曾经在火星学会与猎户座的总师胡先生(全名霍华德·胡,是个二代华裔)交流过。

大体来讲,猎户座飞船也采用了“打水漂”的返回。飞船会以比较大的角度进入大气层,在减速下降的同时,也因为空气密度的增加而阻力剧增,最终阻力大于重力,将飞船弹回大气层外,但此时飞船的速度已降低到第1宇宙速度以下,弹回大气层后,一定会再次落入大气层,这次才会真的着陆。问题就出在弹回大气层外的一瞬间,隔热材料会从将近2000度的高温下瞬间冷却,因此发生开裂和脱落,就如同玻璃因为突然遇冷而炸裂一样。

所以我对2号任务还是挺关注的,因为这可以检测针对1号任务出现的这个问题提出的改进措施是否有用。如果能证明改进方案是成功的,那猎户座飞船本身就不太可能再给阿尔忒弥斯任务带来什么阻碍,接下来只要登月舱的研究是按进度的,登月也就大体可以按进度了。

我们也可以参照阿波罗计划来看一下阿尔特弥斯的4次飞行任务。阿波罗计划的前三次—456号都是无人任务,大体可以与阿尔忒弥斯计划的第1次相当。阿波罗8号是带登月舱的环月任务,相当于阿尔特弥斯3号任务,最后的登月则是阿波罗11号与阿尔特弥斯4号做对应。至于这次的阿尔特弥斯2号则很奇怪,阿波罗计划中没有任务能与之相当:阿波罗7号是不带登月舱的载人测试任务,但只是在地球轨道上。

3.

接下来就是2号任务的大致简介:

2号任务原定在3月初发射,在2月19日成功完成湿彩排(指带有燃料加注)。成员在2月20日开始进行隔离准备,但在三天后发现上面级的氦气增压系统出问题(大型火箭发动机可以用涡轮泵产生高压,但上面级用的小型发动机都是用外带的氦气瓶给燃料箱增压),返回装配大楼。最终发现一个隔离垫圈发生了移位,更换组件后,便解决了问题。

下一组发射窗口在4月1日开启,最终阿尔忒弥斯2号在4月2日早上6:35点火升空。飞船被命名为正直号(Integrity),由四名宇航员组成,指挥官里德·怀斯曼(Reid Wiseman)、驾驶员维克多·格洛弗(Victor Glover)、NASA任务专家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和加拿大航天局(CSA)任务专家杰里米·汉森(Jeremy Hansen)。这个4人成组其实创下了三个环月的第一:第一位女性(科赫)、第一位有色人种(格洛弗)、第一位非美国人航天员(汉森)。

里德·怀斯曼、维克托·格洛弗、克里斯蒂娜·科赫、杰里米·汉森

入轨后不久,猎户座飞船进行地月转移点火,这次点火通过启动欧洲服务舱的发动机增加飞船的速度,使之能够脱离地球引力的束缚,进入绕月返回的轨道。点火非常成功,以至于NASA取消了下一次的轨道修正,因为没有必要了。

当然,也发生了一些小插曲:飞船的加热器没有调好,厕所也因为污物结冰,出现堵塞,所幸在调整飞船姿态,用阳光加热后,得到解决。其实哪怕彻底坏掉也无所谓,飞船上是准备了尿不湿、尿袋等备份解决方案的。这些无事之事被某些媒体大肆报道,无语。

对月球的飞掠将在4月7日发生。6日早上,由格洛弗手动操作飞船进行来检测其操作性能。随后机组开始准备执行NASA制定的观测计划。首先机组可以用肉眼和相机观测月面,同时还会见证一次日食并借此机会观测日冕,还有针对未来要用的太空服的测试、基于骨髓细胞样本的生理学实验、由德国提供仪器进行的辐射观测等一系列项目。同时因为飞行轨道足够精准,又有一次校正点火被判断为不必要而取消。

4月7日凌晨1点,NASA开始了飞掠月球的直播。1:56分,机组打破了由阿波罗13号创下的距离地球最远的飞行纪录,凌晨2:45开始对月球进行观测,6:44因为月球的遮挡而与地球失去通信,早上7:00到达距月球最近的一点,并在2分钟后到达距地球最远的一点(406765公里)。7:25分,地球再次出现在机组的视野中,通信恢复,8:35开始出现日食。

机组拍到地球“落下” 

晚上8:03分,飞船进行了第1次返回的点火修正,这次由科赫和汉森操作。同时穆尔沙号两栖登陆舰也开始赶往预定着陆地点。机组接下来做的实验也很有意思,首先是抗重力服的实验。人在地球上生活受到重力的影响,头部的血压会较低,而脚部会较高,长期生活在重力下的人类已经适应了这种状态。但是当人转移到太空的微重力环境,或者在长期飞行后,从微重力环境再转回地球重力,就会因此出现明显的不适感,比如头晕。这次实验的微重力服将通过人工加压平衡这种影响。之后又进行了对猎户座飞船的手动操作。

日食 

最后一天的飞行中,机组主要是为返回做准备:固定货物,重新安装座椅(之前为了扩大舱内空间,已经在发射后被拆除),复习再入程序。最终的再入程序如下所示。

 

4月11日早上7:33分,服务舱与返回舱分离。7:53分,飞船进入大气层并开始黑障。8:03分减速伞放出,它们的作用是将飞船的速度减到主伞可以安全打开的程度。一分钟后主伞打开。最终在北京时间2026年4月11日早上8点07分,猎户座成功在太平洋溅落,4名宇航员全部平安返回地球。这一任务终于收官,而且可以说是完美的。虽然有厕所失灵等一系列小麻烦,但其实从来没有航天任务能够保证过程中不出任何问题,阿尔忒弥斯2号出的问题已经非常少了,绝对可以说是相当成功、相当顺利的。

4.

所以接下来会发生什么呢?阿尔忒弥斯3号将是与登月舱的测试任务,但现在蓝色起源和space X还没准备好。Space X之前一直把重心放到火星任务上,但是在不久之前急转弯表示要先做登月任务,因此接下来主要需要关注一下星舰的测试任务。Space X从来效率高,但想要在27年年中准备好他们的登月舱还是有挑战的。蓝色起源的进度甚至更慢一点。因此更进一步的28年年初登月也是颇有挑战的。

当然,美国人也拥有一点裕度。中国的载人登月飞船预计28年才会首飞,而显然不可能刚首飞就登月,同时预计使用的长征10号火箭研发进度也比较慢,甚至一度考虑过从spaceX购买二手的猎鹰火箭救急。大体来讲,中国的登月比较乐观的估计应该是在2030年以后。所以美国差不多有两年的时间作为缓冲域。

接下来的两年将见证很多有意思的航天任务:第2次登月竞赛进入白热化,星舰要完成研发,如果马斯克仍然有精力,恐怕也会让星舰前往火星,同时他心心念念的太空算力中心也会开始建设,我们也有诸如嫦娥7号和天问3号等有意思的任务要进行。这对于航天爱好者而言,无疑是一场盛宴,对于那些有幸参与其中的人而言,更是如此。

 
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