地球局|即将回地球！“阿耳忒弥斯2号”任务有何门道

据美国国家航空航天局（NASA）消息，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的“猎户座”飞船4月7日开始返回地球的旅程，当地时间10日晚飞船在美国加利福尼亚州圣迭戈海岸附近溅落。“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务打破了1970年“阿波罗13号”月球任务创造的人类距离地球最远飞行纪录。

4月1日，美国航空航天局新一代登月火箭“太空发射系统”从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行测试任务。这是美国自1972年以来首次载人飞向月球。新华社

50余年后重启载人绕月

美东时间4月1日18时35分（北京时间2日6时35分），NASA新一代登月火箭“太空发射系统”搭载“猎户座”飞船从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，将4名宇航员送入绕月轨道，展开为期10天的任务。

按计划，任务团队于4月6日绕月飞行数小时，对月球表面进行观测。与以登陆为目标的“阿波罗”任务不同，“阿耳忒弥斯2号”的主要任务是通过一次为期约10天的深空飞行验证飞船各项关键系统，为后续载人登月任务提供重要科学和工程数据。执行任务的4名宇航员分别是美国宇航员里德·怀斯曼、维克托·格洛弗和克里斯蒂娜·科克，以及加拿大航天局宇航员杰里米·汉森。

美国政府2019年宣布启动“阿耳忒弥斯”登月计划，并于2022年11月完成“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务。“阿耳忒弥斯2号”是该计划的首次载人任务，也是自1972年“阿波罗17号”登月任务结束后美国首次载人飞向月球。

“阿耳忒弥斯2号”任务的一大重点是研究深空对人类健康的影响。此次宇航员直接暴露于更强的宇宙辐射之下，飞船舱内安装了辐射传感器监测剂量，宇航员也将在任务前后提供唾液和血液样本，以评估免疫系统等生理变化。

本次任务中最前沿的人体健康研究是“器官芯片”实验。科学家从宇航员捐献的血液中提取未成熟骨髓细胞，分别植入两块大小类似U盘的生物芯片中，一块随飞船进入深空，另一块留在地面作为对照。

这类芯片可以看作人体器官的“化身”，通过微流控技术，科学家能够在芯片上模拟大脑、肺、心脏、胰腺和肝脏等器官的结构和功能，从而观察人体细胞对辐射或医疗干预的反应。这项名为“AVATAR”（虚拟宇航员组织模拟反应）的实验有望为未来的载人登月任务提供信息，并帮助做好人类登陆火星的准备。

任务结束后，科学家会对每位宇航员的两块芯片进行比较，以评估深空环境是否导致更多DNA损伤、端粒变化或其他生物学影响，并将这些数据与宇航员健康状况进行关联分析。

在“阿耳忒弥斯2号”任务中，宇航员从月球背面拍摄了地球从月球地平线升起的画面。这一经典影像最早由“阿波罗8号”任务拍摄，是人类航天史上的标志性照片之一。科学家计划将此次的影像与“阿波罗”时期的照片进行对比，以研究半个多世纪以来地球表面的变化。

4月6日，美国航空航天局宇航员维克托·格洛弗（左）、里德·怀斯曼（中）和加拿大航天局宇航员杰里米·汉森在执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行测试任务的“猎户座”飞船上配置拍摄器材。新华社

哪些关键技术值得关注

此次任务的一个突出特征，是新一代深空载人体系首次集中实战演练。“太空发射系统”火箭和“猎户座”飞船均首次执行载人任务，其可靠性在深空环境中接受全面考验。虽然此前“阿耳忒弥斯1号”任务完成无人飞行验证，但载人状态下的系统协同仍需实战检验。

从任务设计看，多项关键技术值得关注：

一是深空环境下的通信与导航系统测试。飞船在地球轨道短暂飞出全球定位系统（GPS）卫星及近地中继卫星覆盖范围，检验深空网络的通信与导航能力，确认相关系统为深空任务做好了准备。

二是手动飞行操作验证。在飞船与火箭上面级分离后，宇航员将飞船切换至手动模式，操控其飞行轨迹和姿态，以上面级为目标，模拟与其他航天器对接的能力。这一步骤被称为“近距离操作演示”，它在地面难以完全模拟，为后续月球轨道任务中关键的交会、近距离操作、对接等提供实战经验。

三是电力供应系统的分阶段保障。发射及初期飞行阶段使用飞行电池供电，以确保在最关键、最危险阶段获得稳定、可控电源；进入深空后，飞船主要依靠太阳能电池板提供持续能源，电池系统则在无光照或应急情况下提供补充电力。

四是自由返回轨道设计。在返航阶段，飞船利用地月引力场作用，在地球引力牵引下自然返回地球，无需重新启动推进系统。多家媒体报道指出，这一设计被视为一项重要的安全冗余手段，可在推进系统出现故障时仍能利用引力完成返航。

这些技术亮点意味着更高的技术门槛。作为新一代重型火箭，“太空发射系统”规模庞大、耦合复杂，推进、低温燃料与控制系统高度联动，任何局部异常都可能产生连锁反应。此前演练中曾出现液氢泄漏、氦气系统故障等技术问题，导致发射时间一再推迟，凸显系统调试难度。同时，绕月轨道推进精度要求极高，任何偏差都可能影响返回路径，深空通信延迟也增加了操作和系统响应难度。

这是4月6日从执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务的“猎户座”飞船上拍摄的月球（前）和地球。新华社

任务风险呈“叠加效应”

要离开近地轨道、进入深空环境实施载人绕月，任务风险呈“叠加效应”。飞行距离更远、速度更快、环境更复杂，系统容错空间明显缩小。航天专家指出，载人深空探索风险不可避免，关键在于通过系统设计降低风险并确保可控。NASA为此次任务构建了一套覆盖“发射-飞行-返回”全过程的安全保障体系。

发射阶段确保宇航员的快速逃逸能力。“猎户座”飞船顶部配备发射逃逸系统，在发射阶段出现异常时，该系统可在毫秒内启动，将载人舱迅速拉离火箭主体，实现紧急撤离。发射台也配备应急撤离设备，确保地面突发情况下宇航员安全转移。

宇航员所穿的“‘猎户座’任务组生存系统”宇航服，具备耐高温和阻燃能力，其内置接口系统可在紧急情况下提供氧气，去除二氧化碳，支持长达6天生存。绕月飞行期间，飞船内部部署多组辐射传感器，结合宇航员佩戴的个体辐射监测装置，可实时评估舱内辐射水平并发出警报。

通信方面，任务使用NASA近空网络和深空网络形成通信链路。飞船飞至月球背面时将出现约41分钟通信中断，其余阶段均保持稳定。

分析人士指出，与“阿波罗”时代相比，“阿耳忒弥斯”引入更多商业航天参与，系统复杂性显著提升，对风险管理提出更高要求。此次任务的安全设计与验证结果，将直接影响美国未来载人登月及深空任务的实施路径。

这是从执行“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行测试任务的“猎户座”飞船上拍摄的月球遮住太阳的时刻（4月6日摄）。新华社

复杂程度远超“阿波罗”

半个多世纪前，美国宇航员乘坐“阿波罗11号”飞船首次登月。“阿波罗”计划是美国在冷战时期组织实施的一系列载人登月任务。1957年，苏联发射世界上第一颗人造卫星，拉开了美苏太空竞赛的序幕。1961年，苏联首次载人太空飞行，让美国倍感压力。

在经历多次飞行试验后，1969年“阿波罗11号”飞船将美国宇航员送上月球。在实施“阿波罗”计划期间，美国共实现6次载人登月，而苏联载人登月计划失败，这成为美国在太空竞赛中领先的标志。

“阿波罗”计划主要目的是实力展示。正如美国乔治·华盛顿大学太空政策研究所前所长约翰·洛格斯登的评论，“阿波罗”计划是“特定历史时期的产物”，是美国在认为自己受到威胁后采取的一次“卓越的紧急应对行动”。

数十年后，美国总统特朗普在2017年12月宣布美国宇航员将重返月球，最终将前往火星。这一计划被命名为“阿耳忒弥斯”，目标是将宇航员送上月球，保持美国在太空探索方面的全球领先地位，建立“在月球的持续存在”，为探索火星铺路。

“阿耳忒弥斯”计划并不是“阿波罗”计划的翻版，其复杂程度远超后者。多家媒体报道指出，“阿波罗”计划使用的“土星5号”运载火箭等装备已经退役，生产线也不复存在，美国的新登月任务正在使用新技术和新标准。

“阿耳忒弥斯”计划采用较稳妥的技术路径：先无人试飞，再载人绕月，然后实施月球着陆。“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务已于2022年11月完成，但因技术挑战、进度延误、成本超支等问题，后续任务一再推迟，引发广泛质疑。最新任务进度表显示，美国计划2027年执行“阿耳忒弥斯3号”任务，在近地轨道开展系统及运行能力测试；2028年开展“阿耳忒弥斯4号”登月任务。

（资料来源：新华社、科技日报等）

大众新闻·齐鲁壹点记者 彭传刚