五十年前的今天,人類在NASA的阿波羅17號任務期間最後一次登上月球表面。現在,在經過140萬英里的旅程後,美國宇航局的獵戶座飛船安全返回地球,這標誌著該機構的阿耳忒彌斯1號任務的完成,以及人類重返月球的第一步。
美國宇航局局長比爾·納爾遜在濺落前近兩週告訴記者:“阿耳忒彌斯正在為在深空、在惡劣環境中生活和工作鋪平道路——去發明、去創造,並最終與人類一起前往火星。”
阿耳忒彌斯1號於11月16日凌晨發射,是美國宇航局大型太空發射系統(SLS)火箭的首次飛行測試,也是該機構載人獵戶座飛船的首次月球探測。在其為期26天的任務中,獵戶座追蹤了一條創紀錄的環月路徑,環繞月球表面80英里以內——最遠時,飛越月球到達距地球約27萬英里的地點。美國宇航局的管理人員對飛船進行了全面測試,並對其在惡劣的深空環境中保持功能的時間提出了挑戰,遠超典型的載人任務持續時間。他們測試了它的推進、通訊、生命支援和導航系統——沒有發現重大問題。
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太空歷史學家、國家航空航天博物館阿波羅系列館館長蒂澤爾·繆爾-哈莫尼說:“這是一個令人難以置信的成功,並且已經出現的問題據我們所知確實很小。” “對於新型運載火箭和一個非常複雜的任務來說,看到它執行如此良好令人興奮。”
最關鍵——也是最危險——的測試發生在今天,當時獵戶座離開太空並高速返回地球。飛船以大約每小時25,000英里的速度飛行,執行了所謂的跳躍式再入,短暫地進出大氣層外圍以消耗速度,然後再進行第二次也是最後一次俯衝。下一次它接觸地球空氣時,獵戶座沒有像跳石一樣掠過大氣層,而是完全俯衝穿過。隨著飛船墜落,大氣摩擦將其外部加熱到超過華氏5,000度,或大約是太陽表面溫度的一半。
曾在美國宇航局監督SLS初期開發的丹尼爾·鄧巴徹說:“他們基本上正在經歷一場噴燈。” 鄧巴徹現在擔任美國航空航天學會的執行董事。“我們永遠不會對再入感到舒適和自滿。再入是高風險、高能量[操作];您要確保您做對了。”
為了在不燒燬的情況下度過這次俯衝,飛船的隔熱罩必須完美執行——它也確實做到了。接下來是減速傘和主降落傘,後者在太空艙位於太平洋上空5,300英尺時展開,將其速度減慢到每小時僅20英里。
美國東部時間下午12:40,獵戶座安全地像一個超大、價值數十億美元的軟木塞一樣漂浮在瓜達盧佩島海岸附近的白色浪花中,等待美國宇航局和美國海軍人員的回收。
一次順利的試航
11月16日美國東部時間凌晨1:45剛過,美國宇航局橙色的SLS火箭轟鳴著升空,照亮了佛羅里達州太空海岸的人造黎明。這次發射是一次巨大的成功:這是人類迄今為止送入太空的最大火箭,也是半個世紀以來首次有載人飛船訪問月球附近。這些里程碑是在多年的開發和測試延遲之後實現的,在此期間成本不斷膨脹。此前,由於燃料洩漏導致之前的飛行嘗試被取消,並且多次颶風襲擊,其中一次颶風以傾盆大雨和每小時100英里的狂風襲擊了SLS和獵戶座“堆疊”,導致發射臺上的行動受挫數月。
但在那坎坷的開始之後,道路變得平坦了。SLS完美地將獵戶座送入軌道。飛船自行設定了前往月球的航線,完美地執行了關鍵的20分鐘發動機點火。發動機在飛行過程中保持真實,多次點火進入和退出月球軌道,然後返回地球。一路上,任務管理人員沒有發現任何重大的機載異常,只發現了一系列他們稱之為“有趣”的小事件——也就是說,有些事情出乎意料,但並非真正的問題。
美國宇航局阿耳忒彌斯任務經理邁克·薩拉芬在11月30日濺落前的新聞釋出會上說:“我們所遇到的驚喜是令人愉快的驚喜。” “我們繼續建立信心,相信這是我們的深空人類運輸系統,並且它正在達到或超出各方面的期望。”
任務期間可能最嚴重的問題發生在12月的第一個週末,當時作為美國宇航局深空網路支柱的戈德斯通射電望遠鏡離線,阻止了與飛船的通訊數小時。肯尼迪航天中心的發射設施也遭受了一些意外損壞,因為SLS從發射臺躍起,衝擊波和尾氣羽流衝擊了移動發射結構,並將電梯門吹掉了。
事實上,事情進展得非常順利,以至於隨著任務的進展,管理人員感到足夠自信,可以對飛船的能力進行額外的、臨時的測試。最終,一切都奏效了。
鄧巴徹說:“我們從這次任務中獲得了我們所需要的一切,這是一次系統的試航,以確保它們都能正常工作。” “它執行良好這一事實告訴我們,我們擁有一個準備就緒的系統,我猜他們會得出結論,將人類送入下一個任務是安全的。”
有問題的有效載荷
儘管阿耳忒彌斯1號實現了其主要目標——證明獵戶座在深空中的能力併成功將飛船返回地球——但該任務的一些優先順序較低的次要任務產生了明顯好壞參半的結果。當飛船火箭升空進入軌道時,它攜帶了10個立方體衛星,或鞋盒大小的科學實驗。其中一些目標是月球,以研究月球表面的冰和其他特徵。其他一些則被送去監測空間環境。其中一顆,美國宇航局的NEA Scout,甚至旨在與一顆近地小行星會合。
在這10顆立方體衛星中,大約一半按計劃工作。其他立方體衛星出現問題是否與實驗在火箭上停留時間過長有關尚不清楚——它們在一年前就被裝載到SLS上,並且有些是在電池未充滿電的情況下部署的——或者與設計在深空中工作的小型衛星的挑戰有關。
NEA Scout被推定丟失,尚未與地面取得聯絡;它的團隊甚至不知道飛船是否通電。一顆日本立方體衛星OMOTENASHI旨在向月球表面傳送一個小型著陸器,但它在部署後失控旋轉,阻止了進一步的操作。另一顆美國宇航局的立方體衛星LunaH-Map未能執行關鍵的推進操作,除非LunaH-Map團隊能夠在不久的將來使其推進系統恢復線上,否則將無法完成其繪製月球南極周圍冰沉積物的目標。*
麻省理工學院的保羅·洛扎諾說:“所有這些都進入了深空,這對立方體衛星來說不是一個傳統的環境——它更具挑戰性。” 洛扎諾為小型衛星建造推進系統。洛扎諾說,他對立方體衛星的總體表現印象深刻,並將遇到最大問題的任務描述為“雄心勃勃”。
洛扎諾說:“實際上,用立方體衛星進入深空的機會不多,因此有更多這樣的機會可用——我認為這對小型衛星來說是一件好事。” “我認為未來有很多關於如何設計這些航天器的事情需要學習,以便我們能夠設計出能夠實現大型航天器可以實現的目標的小型航天器。”
“地球升起”,再次
儘管存在那個小插曲,但阿耳忒彌斯1號的表現比阿波羅計劃期間的同等任務要好得多:1968年的阿波羅6號,土星五號火箭和阿波羅飛船的最後一次無人駕駛試飛,幾乎是一次失敗。
繆爾-哈莫尼說:“它沒有完成其任務剖面。發射時[發動機]振盪存在重大問題。他們遇到了發動機故障——發動機提前關閉。它無法到達月球;它不得不留在地球軌道上。” “這些是該任務中出現的非常重要的問題。但他們確實獲得了資料。他們能夠分析任務。他們能夠感覺到他們可以繼續執行下一個任務。”
即使阿波羅6號蹣跚地衝過終點線,美國宇航局還是選擇將人類送上阿波羅7號,後者在地球軌道上運行了10天,為隨後的任務奠定了基礎,這些任務將宇航員送入月球軌道,然後到達月球表面。
繆爾-哈莫尼說:“如果這次任務像阿波羅6號那樣進行,我會感到驚訝——如果我們不做另一次測試任務,但這很難說,” “我們現在有數十年的太空飛行經驗。這與1960年代的情況非常不同,當時我們幾乎沒有任何太空飛行經驗。”
恰逢阿波羅17號在寧靜海月球區域東南邊緣的山脈中著陸半個世紀後的今天,獵戶座以與昔日的濺落方式大致相同的方式返回地球。在到達月球之前,阿波羅17號的宇航員拍攝了一張地球的照片——一顆漩渦狀的沙藍色彈珠,在漆黑的虛空中顯得光彩奪目——這已成為我們星球最知名的描繪之一。獵戶座也在旅程中捕捉到了宇宙景象,並將一系列精美的影像傳回地球。在一個系列中,當獵戶座繞過月球的彎道並在前景中可見時,新月形的地球在單色的月球地平線上方閃耀——向阿波羅8號的“地球升起”致敬,獻給阿耳忒彌斯一代。
12月14日將是阿波羅17號離開月球表面50週年紀念日——當時,在將數百磅月球岩石運入他的飛船後,美國宇航局宇航員尤金·塞爾南成為迄今為止最後一位登上月球的人類。儘管塞爾南在離開時知道月球將再次恢復無人居住的荒涼孤獨,但當時,他無法預見人類會在幾十年後才回來。
塞爾南說:“我在表面上。當我從表面邁出人類的最後一步,在未來一段時間內返回家園時——但我們相信在不久的將來——我想[說]我相信歷史將記錄的內容,” “美國今天的挑戰已經鑄就了人類明天的命運。”
*編者注(2022年12月12日):本文在釋出後經過編輯,以更正對LunaH-Map狀態的描述。
