不出意外,美国“阿耳忒弥斯”载人登月计划再次推迟。根据美国国家航空航天局(NASA)近日公布的计划,旨在搭载宇航员绕月飞行的“阿耳忒弥斯2号”任务,最迟将于2026年4月让“阿耳忒弥斯3号”登陆月球。任务时间不早于2027年中期,普遍比原计划推迟半年。
美国越来越担心美国的载人登月计划将落后于中国——尽管我们从未有意与美国进行冷战式的登月竞赛。许多美国人将希望寄托在美国候任总统特朗普提名的美国宇航局局长艾萨克·曼身上。此前他曾在美国太空探索技术公司(SpaceX)的载人龙飞船上进行了首次商业太空行走。北极星黎明任务与SpaceX首席执行官马斯克关系密切。
那么问题来了,艾萨克曼和马斯克能否改变美国登月计划目前的困境呢?
我们先来看看《阿尔忒弥斯》目前的情况。该计划目前面临三个问题——“猎户座”载人飞船、“太空发射系统”(SLS)重型火箭和登月宇航服均不可靠。 NASA之所以再次推迟“阿尔忒弥斯”计划后续载人飞行任务,是因为在对2022年底“阿尔忒弥斯1号”任务期间返回地球的“猎户座”载人飞船进行全面检查后,发现绝缘层出现意外的额外烧蚀。 “猎户座”载人飞船返回地球时采用所谓的“跳跃进入”模式。这种重新进入大气层的方法会导致隔热罩外层积聚热量。在“阿耳忒弥斯一号”任务中,飞船底部是绝缘的。热材料的某些区域存在开裂和磨损。
今年年初,NASA负责月球到火星项目的副局长阿米特·刹帝利表示,“阿耳忒弥斯1号”任务期间,除了“猎户座”飞船返回大气层期间,还有额外的隔热材料。除了烧蚀情况外,航天器的生命维持系统也存在设计缺陷,相关电子设备影响了航天器生命维持系统的许多部分,包括去除二氧化碳的系统。 NASA最终决定更换这些电子设备,“这将需要相当长的时间才能完成”。根据相关规定,为了保证飞行安全,更换后的航天器需要接受额外的测试。此外,猎户座飞船紧急逃生系统的电气设备也存在缺陷,该系统是运载火箭出现故障时运载宇航员快速逃生的必备装置。
尽管SpaceX的载人“龙”飞船执行了多次运送宇航员的任务,并且在首次商业太空行走——“北极星黎明”任务中也到达了距离地球1400公里的位置,但相比之下,月球附近的宇宙辐射强度轨道要大得多,载人龙飞船是否有能力执行如此深空探索任务仍是未知数。也就是说,目前的“猎户座”飞船虽然不可靠,但仍然是不可替代的。
至于被航天界嘲笑为“Ace Pigeon”(“飞鸽之最”)的SLS重型运载火箭,在经历了数次发射推迟后,目前最大的问题是发射成本太高。昂贵的。 NASA数据显示,每次SLS火箭发射的平均成本高达40亿美元。美国媒体11月爆料称,NASA正在对SLS火箭进行全面评估,该项目“有50%的机会被取消”。
有人猜测,如果昂贵且麻烦的SLS火箭被取消,SpaceX的超重型运载火箭“星舰”可能会成为替代品。完整的“星舰”系统由超重型火箭和“星舰”飞船组成。两个部件都可以重复使用,从而最大限度地降低成本。从技术指标来看,“星舰”最大近地轨道运输能力达到100吨,足以执行将“猎户座”飞船运送至月球轨道的任务。在当前的“阿耳忒弥斯”计划中,“星舰”本身也发挥着关键作用:载着宇航员登月的月球着陆器是在“星舰”飞船的基础上改装而成的。此外,它距离地球还有数公里。 100公里近地轨道还将利用改装后的“星舰”飞船作为“太空加油站”,为飞向月球轨道的月球着陆器提供燃料。
不过,目前“星舰”的研制进度也严重落后于原计划。 SpaceX预计最早要到明年三年才能开始测试“星舰”飞船的在轨加油能力,而月球着陆器的相关开发工作也尚未完成。如果“星舰”转而负责“猎户座”飞船的发射任务,它还需要提高其可靠性,并证明其“安全地将人送入太空并返回地球”的能力,所有这些都需要额外的时间。
“阿耳忒弥斯”计划面临的第三个困境是,月球宇航员使用的舱外宇航服的研制尚未按期完成。英国广播公司网站称,舱外宇航服技术难度较大。它需要能够在恶劣的太空环境下屏蔽太空辐射并抵抗各种空间粒子的影响。它本质上是一种特殊的“小型载人航天器”。 NASA于2019年公布的新一代太空服“舱外探索机动装置”(XEMU)由加压服和背后的“便携式生命支持系统”组成,并做了很多改进以满足登月的需要。
由于进度压力,NASA 被迫将舱外宇航服的开发外包给 Axiom Space。美国《福布斯》网站2023年12月称,美国政府问责局的一份报告称,虽然“Axiom Space”正在依靠NASA之前的大部分数据和经验来开发新型登月宇航服,但它不会满足美国宇航局的要求。 “60分钟的紧急生命支持能力”方面“还有很多工作要做”,宇航服仍处于“开发的早期阶段”。另一个替代计划,新一代舱外救生衣为国际空间站开发的宇航服项目也因承包商柯林斯航空航天公司的退出而暂停。
此前,艾萨克曼在“北极星黎明”任务中成功测试了 SpaceX 研发的新型舱外宇航服。有人猜测后者可能成为美国下一代登月宇航服解决方案。不过,SpaceX的舱外宇航服目前并未配备生命支持系统,这意味着如果要将舱外宇航服用于登月作业,未来还需要进行一系列额外的补充设计和测试。
总之,虽然马斯克的SpaceX可以为“阿耳忒弥斯”计划提供很多替代方案,但它们并不能立即投入使用,仍然需要反复测试。至于NASA官僚机构的整体改革,恐怕将是一个长期的过程。
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