美国的阿耳忒弥斯计划的确变动很大,不仅任务次数更多了,包括发射时间也越来越晚。你知道吗?美国重返月球的目标时间最初定在2024年,只是后来因为各种原因一步一步推迟到了2028年,而原计划登月的阿耳忒弥斯3号任务,如今也变成了近地轨道测试任务。
NASA公布“阿耳忒弥斯3号”任务安排
美国宇航局公开宣布阿耳忒弥斯登月计划架构调整的时间,我记得是在今年年初,大概2月份的样子。当时只提到为了降低载人登月风险,阿耳忒弥斯3号任务将不会登月,任务内容变成在近地轨道验证系统及运行能力,主要检验猎户座载人飞船和两个月面着陆器之间的互操作性,但并没有发布具体的任务实施流程。
近日,美国宇航局终于公布了阿耳忒弥斯3号任务的具体安排,其中就包括登月舱(也就是月面着陆器)的试飞计划,主要内容如下:
第一,在阿耳忒弥斯3号任务实施时,美国将先后发射3枚不同的运载火箭,这可能是有史以来最复杂的一次发射行动。
根据美媒发布的消息,美国宇航局阿耳忒弥斯计划经理杰里米·帕森斯表示,美国将在阿耳忒弥斯3号任务时实施有史以来最复杂的一次发射行动,涉及到3枚不同的大运力运载火箭,它们分别是SpaceX的星舰、NASA的太空发射系统(SLS)和Blue Origin的新格伦,到时候这三枚运载火箭将从佛罗里达州的太空海岸先后发射升空。
如果一切按美国宇航局的计划顺利进行,那么,其中蓝色起源的新格伦运载火箭会最先发射,而它搭载的蓝月亮月面着陆器会最早进入近地轨道。然后是SLS发射升空,它搭载的猎户座飞船上还有4名执行任务的宇航员。而星舰的发射时间最晚,很可能在第6个飞行日左右。
第二,阿耳忒弥斯3号任务涉及的两个月面着陆器,与猎户座飞船的会合时间长度、轨道高度、操作空间都存在明显不同。
前面已经提到,阿耳忒弥斯3号任务需要发射3枚火箭,而这里面有2个载荷都是月面着陆器,一个是蓝色起源的蓝月亮月面着陆器,另一个则是SpaceX的星舰月球着陆器。从时间的先后顺序来说,猎户座载人飞船会先和蓝月亮月面着陆器会合,等完成所有任务内容后才会轮到星舰。
当蓝月亮月面着陆器和猎户座飞船会合的时候,时间大概是第三个飞行日的样子,会合时轨道高度约439公里。然后,宇航员将会打开蓝月亮月面着陆器的舱门,并进入其内部,中间大概会花2天的时间来详细评估该航天器的生命支持系统和环境控制系统。
其实,这里的月面着陆器从本质上来说就是以后的登月舱,所以,航天器能否把宇航员安全送达月球,首先就得确保这些基本的功能是否满足。到时候,宇航员不仅会检测航天器内部气压是否正确,还会测试双机控制和应急场景等,这些都必须经得住任务控制团队的考验才行。
相较而言,星舰月球着陆器和猎户座飞船之间的会合就不涉及这么多内容了,要说有什么特别之处,可能就是它的机头上回安装一个看上去就十分特别的对接适配器。两者的会合时间大概是在第8个飞行日,轨道高度约381公里。
另外,猎户座飞船和星舰月球着陆器会合的演示时间特别短,大概只有2个小时的样子。而且,在此期间,宇航员也无法进入该航天器内部,因为上面还不具备生命支持系统等载人不可或缺的功能,这次会合主要是收集一些关键数据。
第三,阿耳忒弥斯3号任务的计划时长为14天,但有可能会根据任务情况延长到17天,主要目的就是降低未来载人登月的风险。
不难发现,美国宇航局在实施阿耳忒弥斯3号任务的时候,其实大部分时间都用在了飞船、月面着陆器和各系统的检查上,而做这么多的目的也只是为了降低未来载人登月任务的风险。这里不妨以猎户座飞船为例,该航天器已经成功执行2次深空任务,也就是此前的阿耳忒弥斯1号任务和阿耳忒弥斯2号任务。
但是,以深空任务定位的猎户座飞船,在执行阿耳忒弥斯3号任务的时候,其实是在近地轨道和2个月面着陆器会合。而深空和近地轨道的热环境有很大不同,地地球轨道上的热环境更高,为了获得热稳定性,所以猎户座飞船要用不少时间来调整自己的轨道位置。
事实上,在SLS发射时,猎户座飞船进入的是一个高度椭圆轨道,距离地球最远的时候达到1806公里,距离地球最近的时候则只有29公里,但飞船就需要在反复调整后将自己的高度定在555公里左右,然后才开始为后续的会合做准备。
美国宇航局阿耳忒弥斯计划经理杰里米·帕森斯还表示,在猎户座飞船和星舰脱离后,也还要继续飞行6到9天才会返回地球。也就是说,阿耳忒弥斯3号任务的时间长度尚不确定,这要根据当时的实际情况来看,计划时长是14天,但有可能会延长到17天。
美国已有6次成功登月经验,阿耳忒弥斯3号任务的变动为何还会如此之大?
在美国宇航局公布登月计划调整之初,的确还是有不少人疑惑,毕竟美国在几十年前就成功实施了6从载人登月任务,当时一共有12名宇航员先后站上月球。这么多年过去了,按道理来说航天技术应该比当时更先进,为何任务推进反而变得更艰难了?
关于这个问题,美国宇航局也解释过了,核心问题就在于两轮登月计划的目标不同,美国这一轮载人登月不再满足于从月面带回多少月壤,毕竟这件事探测器就已经能够做到。未来,美国将在月球南极建立可供宇航员长期驻留的月球基地,因为根据现有探测数据来看,月球南极区域可能有不少水冰资源,而登陆地也会在附近区域选定。
客观来说,阿耳忒弥斯3号任务发生变动,其实是一件好事,至少可以更大程度降低登月风险,确保宇航员的生命安全。不同于无人航天器登月,在载人登月之前,所有载人航天器都应该经得起检验,其系统功能是否正常不仅关系到登月成败,还关乎4名宇航员的生命安全。
事实上,美国这一轮登月计划的变动,也不只是体现在阿耳忒弥斯3号任务上。此前美国宇航局公布的消息是将在2028年实施两次载人登月任务,上半年和下半年各有一次,而这一次却只提到了1次,也就是阿耳忒弥斯4号任务。从某种程度来说,其实就相当于登月又延期了,时间已经不足以支撑实施2次登月,并且也没有公布剩下的这1次登月任务具体会在什么时间发射。
不知道大家有没有注意到,其实美国在登月前做的准备也比几十年前更多,其中就包括发射多类月球车先去月球,提前绘制月球地图,探测月球上的各项环境数据。也就是说,虽然美国还没登月,尚有诸多技术难关需要攻克,但他们也没有干等着,已经在为后续任务打基础。
为什么中美登月都将目标位置锁定在了月球南极?要知道这个区域其实比美国几十年前登陆的几个地点风险更高,但要论建设月球基地的可行性,就地进行资源利用当然更加可持续。所以,美国无法直接复制当年的登月模式,弃用土星五号和阿波罗载人飞船成了必然,载人登月涉及的所有航天器,也都得重新打造。