載人登月已不再是美國的獨家游戲
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很多人可能都有一個相同的夢想：
也許有一天，我們能夠走出地球，踏上太陽系里的其他星球的表面，建立能夠支持大規(guī)模居住的前哨基地，前往更加遙遠的星系，探索深遠的太空。
那樣的未來還很遙遠，但在上世紀60年代，人類就已經(jīng)通過阿波羅登月計劃邁出第一步了。
而在60年后的今天，美國總算是邁出了第二步：
在多次技術事故、錯過窗口，所導致的長達兩個月的推遲后，美國宇航局 NASA 終于在休斯頓當?shù)?/span>時間周三11月16日凌晨1:48左右，完成了阿爾忒彌斯 (Artemis) 載人登月計劃的第一枚火箭****，將一顆無人搭乘的飛船送出了大氣層。
圖片來源：NASA
****最初原定于8月29日進行，不過由于在當天火箭的三號引擎出現(xiàn)了冷卻問題，NASA 決定利用這次事件收集更多的數(shù)據(jù)以便以后使用，取消了****。之后情況并沒有太多改善，過了整整五天，問題仍然沒有完全解決，到了當周周六第二個****窗口，火箭燃料裝載又出現(xiàn)了泄漏問題。
之后，阿爾忒彌斯繼續(xù)問題不斷，錯過了一個又一個窗口期。
好在在兩個月之后，所有的問題終于全部解決，天時地利人和總算湊齊，火箭成功****。
截至發(fā)稿，飛船已經(jīng)和火箭成功分體，以高達5600英里/小時的速度奔赴月球。
圖片來源：NASA
在未來的幾十天里，這艘飛船將利用引力彈弓效應沖出地球軌道，飛向月球，進入其軌道，完成一系列預定的測試動作和科學觀測任務，然后返回地球。
圖片來源：NASA
正如月亮女神阿爾忒彌斯是太陽神阿波羅的妹妹，NASA 最新的計劃，也是上世紀著名的阿波羅登月計劃的精神延續(xù)。
自打1969年阿姆斯特朗和奧爾德林的首次登月、72年底阿波羅17號的最后一次成功登月——人類已經(jīng)有整整50年時間，沒有再踏上過月球了。
而這次的登月計劃更加激進：NASA 不光要讓其宇航員重返月球，還希望在月球上建立永久基地，為將來登陸火星，以及更復雜和深遠的太空探測任務，奠定關鍵的基礎。
但目前的情況，和60年前阿波羅計劃問世的時候，區(qū)別很大。在今天，美國早已不是唯一具有載人登月野心的航天技術超級大國了。
中國不僅已經(jīng)具備了可工作的空間站，也在不久前官宣了登月計劃，并確認將在十年內(nèi)具備載人登月能力。與此同時，俄羅斯、印度等航天大國也對月球虎視眈眈。
月球，接下來要熱鬧非凡了。
/ 阿爾忒彌斯1號細節(jié)全貌 /
2022年11月15日周二，阿爾特彌斯1號 (Artemis I) 從肯尼迪航天中心的39B****臺成功點火****。
這次****創(chuàng)造了兩個“第一”：
首先，這是 NASA 的“空間****系統(tǒng)” (Space Launch System，簡稱 SLS) 火箭的第一次真實****。
SLS 是 NASA 設計的重型運載火箭****系統(tǒng)，推進器基于航天飛機，并且取代了這一已經(jīng)退役的****系統(tǒng)。SLS 的高度和美國“自由女神像”相近（見下圖）。美國計劃使用 SLS 來****未來10年內(nèi)的外層太空探索任務，直到更新、更大、更強的新火箭的問世。
在地面點火****的幾分鐘內(nèi)，火箭的幾臺發(fā)動機燒掉了數(shù)百萬公升的液體推進劑和大約100萬公斤的固體燃料，從而獲得高達4400公噸的推力。它可以攜帶極重的有效載荷（最大46噸），將宇航員送到更遠的太空中。
綜合公開信息，SLS 火箭的點火****一次的總成本就高達40億美元。整個 SLS 項目的推進至少被推遲了近20次，首次****的時間表已經(jīng)推遲了數(shù)年。
圖片來源：NASA
其次，這也是洛克希德·馬丁和空客兩家巨頭公司聯(lián)合開發(fā)的獵戶座飛船 (Orion) 第一次進入太空的飛行。
獵戶座飛船是目前唯一能夠進行人類深空飛行的航天器，配備了太陽能電池板、玻璃駕駛艙、自動對接系統(tǒng)、生命支持系統(tǒng)等，可以支持最多6人的機組。
一個最關鍵的細節(jié)在于：這次的獵戶座飛船具備****中止逃逸系統(tǒng)，如果在****上升過程中發(fā)生了災難性故障，乘員艙可以被高速彈出，并獨立展開減速傘返回地表——避免重蹈挑戰(zhàn)者號航天飛機因缺乏逃逸系統(tǒng)而導致全員身亡的事故覆轍。
獵戶座飛船組成示意圖，1=****中止系統(tǒng)，2=乘員模組，3=服務模組 圖片來源：NASA
就像 SLS 火箭一樣，本來這個飛船的命名也很無聊，叫做“載人探索飛行器”(Crew Exploration Vehicle, CEV)。但是在之前的一次采訪中，某位航天員不小心說漏了嘴，NASA 最后不得不采用了“獵戶座”的名字。
（關于登月飛船還有個軼事：去年 NASA 跟 SpaceX 簽署合約，批準了29億美元讓該公司開發(fā)兩艘登月飛船，結果被貝佐斯的藍色起源公司提出抗議，導致合作暫停。）
有趣的是，雖然阿爾忒彌斯1號是無人駕駛的，但是這次的獵戶座飛船上確實有幾個乘客……
首先是船長“月尼金·坎波斯” (Moonikin Campos)。它是一個測試假人，任務就是扮演宇航員，身上有一些人造的“器官”，也安裝了一堆各種各樣的生命維持裝置和輻射傳感器，以便于 NASA 收集整個飛行過程的相關數(shù)據(jù)，從而提高后續(xù)載人任務的安全性和舒適性。
這個假人的命名由兩部分組成。名字是“月球” (moon) +“假人” (mannequin) 的合成；姓則取自已故的 NASA 員工阿圖羅·坎波斯。當年阿波羅13號飛船出現(xiàn)嚴重系統(tǒng)故障的時候，這位工程師在地面上設計了一套緊急應對方案，最終成功使得機上三名宇航員成功安全返回地球。
這次 NASA 用假人的命名來致敬他，也許是希望借點好運氣吧~
Moonikin Campos 圖片來源：NASA
說完船長，再來看另外兩位人形船員。
NASA 工作人員還在飛船上安裝了兩個女性上半身假人模型，分別名為“神圣”(Helga) 和“光明” (Zohar)。它們的任務是進行宇宙輻射防護的對照試驗：一個穿著 StemRad 公司和洛·馬聯(lián)合開發(fā)的 AstroRad 輻射保護背心，另一個則不做任何保護。
至于采用女性模型的理由，是因為在下一次****的時候，NASA 將首次把女性宇航員送上月球（此前所有通過阿波羅計劃登月的宇航員都是白人男性）。NASA 計劃在未來的任務中同時派遣男性和女性宇航員，因此收集兩種性別特有的健康風險的數(shù)據(jù)是至關重要的。
Helga 和 Zohar 圖片來源：NASA
為了讓船長和兩位船員在宇宙中不寂寞……
NASA 還安排了史努比和小羊肖恩的毛絨玩具陪著他們。
史努比是美國宇航員的老朋友，已經(jīng)不是第一次上太空了，這次它的任務是作為“失重指示器” (zero G indicator)。
圖片來源：NASA小羊肖恩則是歐洲宇航局送來搭車的……
圖片來源：NASA除了主要有效載荷獵戶座飛船之外，阿爾忒彌斯1號還有一個輔助有效載荷，也即10枚立方衛(wèi)星 (CubeSat)。
在SLS 火箭的最后一級和獵戶座飛船分離的同時，這些超小型的衛(wèi)星將被釋放出來。它們各自具備獨立的觀測和測試任務，比如其中一枚衛(wèi)星專門用于搜索月球冰，另一枚則搭載了太陽帆，任務是對近地小行星等物體進行觀測和接觸。
本次****任務的立方衛(wèi)星 圖片來源：NASA
釋放立方衛(wèi)星的同時，獵戶座飛船本體則已經(jīng)踏上了前往月球空間的旅程。進入軌道范圍之后，飛船的推進器將進行點火，使其進入月球的“遠距逆行軌道” (DRO，中國的嫦娥5號觀測器也在這個軌道上）繞行飛過月球的黑暗面。
完成環(huán)繞飛行后，獵戶座推進器將再次點火，并重返地球大氣層，最終在減速傘的幫助下完成降落。
圖片來源：NASA此次****任務的主要目標之一也是測試獵戶座飛船的隔熱罩，因為它返回大氣層的速度超過每小時4萬公里，超過了以往絕大多數(shù)宇航器，外表的溫度將超過2800攝氏度。人類宇航員活不活得下來，就要看飛船能否耐得住如此高溫和大氣摩擦了……
獵戶座飛船的隔熱罩 圖片來源：NASA/ 項目嚴重超支，充滿不確定性 /
阿爾忒彌斯1號任務成功與否，很大程度上將決定美國后續(xù)載人登月任務的執(zhí)行。
目前，NASA 計劃在2024年****阿爾忒彌斯2號，搭載4名人類宇航員進行繞月飛行，不登陸月球。該任務的最遠飛行地點將達到距離月球暗面的1.6萬公里處，這也將成為任何人類去到過的距離地球最遠的地方。
在2025年，阿爾忒彌斯3號將搭載4名人類進入月球軌道，其中兩人將乘坐登陸器，踏上月球南極的土地，總停留時間為六天半，然后返回軌道器，再一同返回地球。屆時，女性宇航員將首次在月球上行走，創(chuàng)造一個歷史性的時刻。NASA 認為這將有助于提高女性對于太空和 STEM 專業(yè)教育的興趣和熱愛。
阿波羅計劃宇航員 圖片來源：NASA 歷史資料
美國國會曾經(jīng)發(fā)表監(jiān)管報告對阿爾忒彌斯計劃作出批評，指責項目組使用不成熟的技術，制定了過于激進的時間表，不僅打亂了政府和公眾的預期，也使得項目面臨額外的技術風險。
目前，阿爾忒彌斯的載人****任務已經(jīng)推遲了多次，并且預算嚴重超標。據(jù)估計從2021到2025年，NASA 將為該計劃花費總計530億美元。美國聯(lián)邦政府財務監(jiān)察曾經(jīng)評價 SLS 項目“不可持續(xù)”，但 NASA 仍在進一步開發(fā)載荷更高、推力更強、成本也更加昂貴 SLS Block 2型火箭。
而到了2027年，NASA 計劃****“月球門戶”(Lunar Gateway) 的第一個模組，正式啟動這個永久性太空站的建設工作。就像天宮是地球的空間站那樣，月球門戶是一個設計圍繞月球運行的永久性空間站，為來訪的飛船提供對接端口。
建成之后，月球門戶將為宇航員提供居住和后勤服務。另外，對于之后的深空探索和物資運輸任務，月球門戶也是一個中轉(zhuǎn)?？康恼军c。
由于阿爾忒彌斯計劃本身拖延嚴重，對月球門戶的研發(fā)進展也產(chǎn)生了一定的延期影響。
月球門戶渲染圖 圖片來源：NASA再過幾年，NASA 計劃在月球南極建立一個地表基地，可以容納最多4名“月球居民”長達1個月的停留。
另外 NASA 也在開發(fā)敞篷的輕便型月球車，以及封閉加壓的重型月球車，方便宇航員進行短途和長距離的月球探索任務。
考慮到月球的引力比地球小得多，****更重、旅程更遠的飛行器也更加容易，美國也計劃把月球門戶、月球地表基地，作為對火星進行進一步探索，甚至載人登陸火星任務的****場和中轉(zhuǎn)站。目前 NASA 預計在2030年代將注意力轉(zhuǎn)移到火星任務上。
月球車示意圖 圖片來源：NASA
/ 登月不再是美國的專屬游戲 /
在上個世紀，太空競賽一度是美、蘇兩個超級大國之間的游戲。而在載人登月上，美國基本取得了壓倒性的勝利，成為了唯一的霸主。
然而到了21世紀，美國已經(jīng)意識到了僅靠自己一國的實力很難完成像上世紀那樣的太空探索創(chuàng)舉。
在2020年，美國與包括澳大利亞、加拿大、日本、法國、英國、烏克蘭、阿聯(lián)酋、韓國、新加坡、以色列等共22個國家和地區(qū)共同起草并簽訂了多邊協(xié)定《阿爾忒彌斯協(xié)議》(Artemis Accords)。
（在阿爾忒彌斯1號的****載荷清單當中，也可以找到來自各個締約國航天部門的物資和紀念品。）
阿爾忒彌斯協(xié)議中文對照翻譯（中國并未簽署該協(xié)議） 圖片來源：NASA
協(xié)議當中對于外層太空中的商業(yè)行為的規(guī)定，在一定程度上受到了國際社會的批評。包括俄羅斯官方，甚至一些美國本土的專家，都曾譴責阿爾忒彌斯協(xié)議“制定了有利于本國的國際空間法”。
比如，NASA 自己宣稱對阿波羅計劃已經(jīng)登月的地點進行保護，相當于主張了對于這些月球地表地點的擁有權，不符合聯(lián)合國《外層空間條約》關于“月球上不應該存在國家主權領土”的精神和相關表述。
再比如，阿爾忒彌斯協(xié)議在原則上為民間航天商業(yè)公司在太空中開采并擁有資源材料開啟了可能性。而考慮到美國又是絕大多數(shù)私營航天公司的注冊國，這樣做就違反了《外層空間條約》關于商業(yè)開發(fā)應該得到多邊批準的要求，也違反了國際上多邊許可證制度的精神。
一個更為關鍵的事實在于：中國和俄羅斯這兩大和美國實力相近的航天大國，并沒有參與到這個以美國為首的協(xié)議當中。
自從2021年以來，中國已經(jīng)成功完成多次天宮空間站的相關****，目前多個核心功能艙室和模組已經(jīng)成功完成組裝和測試。
在天宮空間站取得優(yōu)秀成績之后，中國的探月工程也受到了更多關注。
天宮空間站于2022年7月底的構型模擬圖 圖片來源：Shujianyang根據(jù)公開資料，中國探月工程的前三期均已經(jīng)成功完成各項關鍵任務：
- 一期工程（繞月）的嫦娥一號和二號探測器分別于2007和2010年完成了任務；
- 二期工程（落月）的嫦娥三號和四號探測器均已成功實現(xiàn)軟著陸，并且釋放了各自攜帶的玉兔一號和二號月球車。并且，鵲橋號中繼通信衛(wèi)星也于2018年成功入軌地月拉格朗日L2點。
- 三期工程（返回）的嫦娥五號，于前年在月球風暴洋呂姆克山著陸，完成了樣本采集工作，并順利安全返回地球。
而中國探月工程四期已經(jīng)于去年正式立項并進入實施階段，主要目標是對月球南極進行科學探測，并建立起月球科研站（月球表面或月球軌道）的基本型。
不久前，中國航天科技集團宣布了正在研制新一代載人運載火箭和重型運載火箭，用于承擔載人登月，以及火星、木星和小行星探測任務的消息。
其中，載人運載火箭將在2030年左右具備將中國人送上月球的能力，而重型運載火箭則將把地月轉(zhuǎn)移軌道的有效載荷提升到50噸，超過 NASA 正在開發(fā)中的 SLS Block 2型火箭的46噸極限****能力。
月球科研站計劃在2030年之前完成建設，2035年左右完成能源、通訊、導航、遠程運輸、天地往返等配套系統(tǒng)的建設。
創(chuàng)意修改 原圖來源：NASA
中俄兩國在今年三月剛剛簽署了國際月球科研站合作項目協(xié)議，并且表示對所有感興趣的國家和國際伙伴開放，從而加強科學研究交流，推進全人類對太空的和平探索和空間資源的有效利用。
根據(jù)《2021中國的航天》白皮書，自從2016年以來，中國已經(jīng)與19個國家和地區(qū)、4個國際組織，簽署46項空間合作協(xié)定或諒解備忘錄，積極推動外層空間的全球多邊共同治理。
據(jù)《環(huán)球時報》報道，盡管前蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間的載人登月競賽中失敗，俄羅斯始終沒有放棄載人登月的夢想。目前俄羅斯計劃利用多枚“安加拉-A5”大型火箭，分別將在2030年左右將正在開發(fā)中的雄鷹號載人飛船、月球著陸系統(tǒng)、空間拖船等設備和模組****到太空中，在軌道上完成對接組裝，然后再實施登月。
印度空間研究組織此前宣布，將在明年****“月船3號”探測器，同時加速培訓本國航天員，實現(xiàn)獨立將航天員送入太空的能力。該組織負責人明確表示，“正在關注載人登月任務”。
NASA 這次率先****了阿爾忒彌斯1號任務，使得美國在登月重啟方面的進展暫時領先。然而一個不爭的事實是，登月探月已經(jīng)不再是美國的專屬游戲。
中國載人航天和空間站項目的快速進展，以及俄羅斯和印度兩大國的興趣，意味著美國無法再像上世紀下半葉那樣，穩(wěn)居太空競賽的勝利者寶座。
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