經過十多年的發展，NASA 新型登月火箭終於將嘗試擺脫地球引力的束縛，翱翔太空。
該航天機構已正式將 8 月 29 日定為其阿耳忒彌斯 1 號任務的發射日期。本次飛行將是一系列複雜太空飛行的開端，這些飛行可能會將人類送回月球表面——以及踏上前往火星的曲折道路——這將是自 1972 年最後一次阿波羅任務以來的首次。阿耳忒彌斯 1 號將最早於美國東部時間上午 8:33 從佛羅里達州卡納維拉爾角附近的 NASA 肯尼迪航天中心 39B 發射臺發射升空，備用日期定為 9 月 2 日和 5 日。
“我們已‘準備就緒’，可以發射，這絕對是非常棒的。這一天已經到來很久了，”NASA 副局長鮑勃·卡巴納在 8 月 22 日阿耳忒彌斯 1 號飛行準備就緒審查後的新聞釋出會上告訴記者。
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但卡巴納和其他人很快強調，這次任務並非沒有風險。阿耳忒彌斯 1 號是一次測試飛行——一次超過一百萬英里的旅程，它將全面測試該航天機構新型載人硬體的效能。這是 NASA 的太空發射系統 (SLS) 的首次飛行，也是獵戶座載人艙首次感受到月球引力的拉力，以及飛船的隔熱罩首次經歷在地球大氣層中炙熱墜落。不可避免的是，並非所有事情都會完全按照預期執行。因此，不會有人員在船上——那將不得不等到後續的阿耳忒彌斯 2 號飛行，樂觀地計劃在 2024 年進行。但這次任務仍然會搭載一些附屬物——一些次要的科學有效載荷，這將幫助研究人員更好地瞭解探索深空和月球環境的怪異之處和挑戰。
“我們在討論中使用‘探索’這個詞，我認為有時我們會忘記探索是什麼。那就是——我們不知道所有的答案，”丹尼爾·鄧巴切爾說，他在在 NASA 工作期間負責監督 SLS 的初步開發，現在擔任美國航空航天學會的執行主任。“這個發射系統將使我們能夠將人類和裝置送入太空，這是我們很久以來沒有過的能力。”
儘管 NASA 懷有擴大人類外星視野的崇高目標，但多年來因其對 SLS 和獵戶座的處理而面臨批評。抱怨主要集中在開發和建造硬體的成本膨脹上，現在已知超過 400 億美元，一些批評人士說，這是該機構組裝航天器的傳統方式造成的後果。NASA 沒有與更靈活、成本更低的商業公司（如 SpaceX 或藍色起源）合作，而是轉向少數幾家傳統的航空航天承包商——如波音、洛克希德·馬丁和諾斯羅普·格魯曼——這些承包商習慣於交付可靠但總是落後於計劃且超出預算的結果。
“我們現在看到這兩個相互競爭的要素同時進行：SLS，它代表了以前的太空承包模式，相比之下，還有商業計劃，”史密森尼學會國家航空航天博物館的阿波羅藏品歷史學家和館長蒂塞爾·繆爾-哈莫尼說。這兩個相互競爭的陣營在 2021 年 4 月有所融合，當時 NASA 宣佈，阿耳忒彌斯計劃的首批登月宇航員——至少其中一位將是首位登上月球的女性——將從地球發射，乘坐獵戶座艙，在 SLS 火箭的頂部但將使用 SpaceX 正在開發的星艦飛船作為月球著陸器。
然而，根據繆爾-哈莫尼的說法，阿耳忒彌斯計劃最直接的影響可能不是改造 NASA 的航空航天承包，而是它為全球未來的科學家、工程師和探險家提供的靈感——所謂的阿耳忒彌斯一代。
“對於那些真正對阿波羅計劃的月球探索感興趣和熱情的人們——現在距離 1972 年 12 月的最後一次阿波羅任務已經 50 年了——看到人類重返月球探索程序中的這個重要步驟令人興奮，”她說。“並且僅僅看到這個計劃的演變和所有不同的參與者——這是美國太空探索如何完成的一個很好的例子。”
帶我飛向月球
在其最宏偉的實現中，阿耳忒彌斯計劃——以希臘神話中阿波羅的姐姐命名——可能會導致新的空間站繞月球軌道執行，稱為門戶，以及月球表面的前哨站，人類可以在那裡安全地生活和工作很長時間。月球表面的宇航員配備了比阿波羅時代的前輩更強大的工具和科學儀器，可以迅速對地球最近的鄰居做出重大的新發現——或者收穫其尚未開發的自然資源。當然，阿耳忒彌斯最終可能是將人類發射到更遠地方的途徑。
“我們要去火星，我們重返月球是為了學習生存、工作和生活，”NASA 局長比爾·納爾遜在 8 月 3 日的簡報會上說。“如何在那些惡劣的條件下維持人類的生命？我們將學習如何利用月球上的資源，以便在未來能夠建造東西，隨著我們前進。”
SLS 通常被稱為有史以來建造的最強大的火箭——預計最終形式甚至比土星五號更強大，土星五號在 20 世紀 60 年代和 70 年代將阿波羅宇航員送到了月球表面。與土星五號火箭一樣，SLS 的主級使用液體燃料的混合物。但與它的前輩不同，它還依靠一對固體火箭助推器來提供爬出地球引力井所需的額外動力。322 英尺高的火箭可以將 59,000 磅的有效載荷發射到月球軌道及更遠的地方，使人員和貨物一步到達深空，從而最大限度地降低成本和重複發射的風險。
“每次發射都有風險，無論如何，因此從任務可靠性的角度——從成本的角度來看——這個系統給了我們最大的靈活性來完成最多的任務，”鄧巴切爾說。他說，SLS 還應該能夠將宇航員發射到火星，如果這樣的任務實現的話。
“問題是：阿耳忒彌斯是這個國家的優先事項嗎？我們是否像阿波羅時期那樣，覺得我們必須在未來幾年內讓人類登上月球？”NASA 前副局長洛裡·加弗問道。“如果這個計劃的完成方式與阿波羅不同——真正降低成本，真正推進技術，並且可重複使用和可持續——我認為這將是令人興奮的。”
自 2010 年奧巴馬總統選擇取消喬治·W·布什時代的名為星座計劃的計劃以來，SLS 和獵戶座一直是該航天機構的負擔，星座計劃本應是太空梭的繼任者。國會中有權勢的議員進行了反擊，包括當時的參議員納爾遜，正如加弗在她最近的回憶錄《逃離引力》中所述。他們推動現有的星座計劃合同基本上保持不變，為其選區的航空航天公司提供資金，並授權 SLS 在 2016 年底前發射。
但到達發射臺將花費十多年的時間和數十億美元的額外支出。
“我認為，在太空探索方面，真正重要的是要認識到，它始終與政治和政治激勵密切相關，”繆爾-哈莫尼說。“如果我們要求納稅人資助它，並且我們要求國會支援並使其成為國家優先事項之一，那麼它將與政治掛鉤是有道理的。”
由於這些國會運作，SLS 在某種程度上是“弗蘭肯斯坦”火箭，由各種來源的元件組裝而成，其中一些元件在幾十年前用於支援 NASA 的太空梭機隊時是最先進的。波音提供火箭的核心級和上面級，諾斯羅普·格魯曼製造雙固體火箭助推器，航空噴氣-羅克達因建造了主發動機和上面級發動機，以及獵戶座載人艙的主發動機和輔助發動機。洛克希德·馬丁設計並建造了獵戶座飛船，現在的價格標籤超過 80 億美元。
如果這聽起來像是一大筆錢，那是因為確實如此。NASA 監察長辦公室最近的一份報告估計，單次 SLS 發射的總成本約為 40 億美元。該報告表明，到 2025 年底，在宇航員甚至還沒有登上月球表面之前，阿耳忒彌斯計劃的支出可能超過 900 億美元。
“這是一個可觀的價格標籤。但當涉及到載人航天時，我認為它在我們[歷史上]支出的範圍內，”繆爾-哈莫尼說。“它與我們過去在[太空梭]上的花費更具可比性。它甚至與阿波羅都不一樣。”
儘管阿耳忒彌斯計劃比阿波羅計劃便宜——至少到目前為止是這樣——但要求阿耳忒彌斯計劃取得成果的壓力幾乎與 20 世紀 60 年代一樣高。與那時不同，當時只有美國和蘇聯試圖到達月球，而今天，許多國家甚至私營公司都在追求雄心勃勃的月球航行計劃。阿耳忒彌斯 1 號期間發生的重大災難的後果很容易被證明對 NASA 和聯邦政府資助的低地球軌道以外的載人航天事業是災難性的。
奔向月球並返回
如果一切順利，SLS 火箭將把獵戶座艙發射到為期 42 天的太空探索之旅。航天器將沿著一條被稱為遙遠逆行軌道的蜿蜒路徑，繞月球環繞 1.5 圈，在最近點接近隕石坑密佈的月球表面 60 英里範圍內。在返回地球之前，獵戶座將回旋到月球背面以外 40,000 英里的地方——在那裡它將創下新的距離記錄。“在這次任務中，獵戶座將冒險飛到比以往任何為人類建造的航天器都更遠的地方，”納爾遜在 8 月 3 日告訴記者。
阿耳忒彌斯 1 號測試軌道與載人任務將採取的路徑不同。如果阿耳忒彌斯 2 號飛行，那將是一次為期 10 天的短得多的任務，最多搭載四名機組人員。但是，當獵戶座在這個初始飛行中在太空中環繞時，團隊將測試所有機載系統——確保航天器可以與地球通訊；其制導、導航和控制系統達到標準；其推進系統可以執行必要的機動以保持航向；以及由歐洲製造的服務艙提供動力的生命支援系統執行正常。這次長期任務將把航天器推向極限，並可能挑戰它在宇航員在船上時會自動避免的情況下生存——但這正是計劃的一部分。
“我們正在將飛行器推向極限，真正對其施壓，為載人飛行做好準備，”NASA 探索系統開發副局長吉姆·弗裡在 8 月 22 日的阿耳忒彌斯 1 號飛行準備就緒簡報會上說。“這非常冒險。”
獵戶座之旅最關鍵的部分可能在航天器從月球以外返回，地球再次進入視野時開始：再入大氣層。當它繞過月球背面時，獵戶座的推進器將點火，使其走上返回地球的路線。
“那是我們任務中最關鍵的一次點火。如果那一次發生意外，而且我們沒有執行它，那麼獵戶座艙就會損失，”NASA 的裡克·拉布羅德，阿耳忒彌斯 1 號首席飛行主管，在 8 月 5 日的飛行前簡報會上說。“我們必須完成那一次。”
再入點火將使獵戶座在太平洋濺落，最佳地點是在加利福尼亞州聖地亞哥 50 或 60 海里範圍內。當它飛速返航時，獵戶座保護性隔熱罩的品質將在非常真實的意義上，在一個由膠囊與空氣分子之間的摩擦加熱形成的灼熱等離子體坩堝中接受考驗。以音速 32 倍的速度飛行，航天器將衝入大氣層頂層，減速，然後像石頭一樣彈回太空。然後，它將最終墜落到地球表面，被一個火球包裹，這個火球的溫度為 5,000 華氏度，是太陽表面溫度的一半。如果隔熱罩發揮作用，獵戶座將經受住下降並展開降落傘。如果隔熱罩沒有發揮作用，滲入艙內的灼熱氣體將摧毀航天器，就在它接近“任務成功”終點線時。
科學搭車客
阿耳忒彌斯 1 號還將攜帶科學有效載荷，這將幫助科學家更好地瞭解深空環境的複雜性。
獵戶座將成為三個機載人體模型（以及歐洲航天局提供的肖恩羊玩偶）的臨時家園。其中一個名為“指揮官月球人坎波斯”，穿著太空服和感測器，這將測量人類在月球之旅中可能遇到的力。另外兩個——被稱為幻影——模擬女性人體軀幹，它們將用於測量宇航員可能吸收的輻射量。當獵戶座繞月球擺動時，航天器將飛到遠超出地球保護性磁場的地方，在一個相對充滿高能宇宙粒子的區域，這些粒子會損害細胞和 DNA。科學家們已經知道輻射對人類有害，尤其是對女性生物學有害，因此其中一個幻影將測試一種特殊的防輻射背心。
“輻射是人類在[低地球軌道]以外進行探索的首要挑戰之一，這就是為什麼如此關注瞭解到達月球和月球的輻射環境的原因，”NASA 技術、政策和戰略副局長巴夫亞·拉爾在 8 月 3 日的簡報會上說。
機上還有 10 個立方體衛星——鞋盒大小的科學實驗，每個重量不到 30 磅，將在發射後約兩小時部署。立方體衛星的目標包括繪製月球地圖、尋找月球水冰來源、監測空間天氣、測試等離子體推進器和推進系統等等。一顆名為NEA Scout的立方體衛星將使用太陽帆收集的能量前往近地小行星。另一顆BioSentinel將測量輻射對單細胞酵母菌釀酒酵母的影響。第三顆OMOTENASHI將有意墜毀在月球表面。然而，具有諷刺意味的是，反覆的發射延誤意味著一半的立方體衛星——去年被裝載到 SLS 上——將以未充滿電的電池發射。
“這些輕型平臺使我們能夠以較低的成本但較高的風險進行研究。當然，這就是重點，”拉爾告訴記者。“當涉及到立方體衛星時，失敗也是一種選擇。”
這與 SLS 和獵戶座形成對比。如果它們沒有按預期執行，那麼之後將出現的任何“B 計劃”的輪廓充其量也是模糊不清的。
“這是一個龐大的系統——為了讓我們達到今天的水平，已經進行了大量投資，”鄧巴切爾說。“風險非常高，這就是為什麼團隊要確保他們做對了。”