復雜的美國“阿爾忒彌斯”方案

　　盡管中國多次表示無意與美國搞載人登月競賽，但美國卻對于這種炒作充滿興趣。重返美國國家航空航天局（NASA）代理局長肖恩·達菲近日關于美國不能輸的月球公開表態引發關注。美國載人登月計劃，計劃現在到底進展如何？為何

　　據NASA官網介紹，“阿爾忒彌斯”載人登月計劃旨在重返月球并建立長期駐留機制，拖再拖最終為登陸火星鋪平道路。美國與當年“阿波羅”登月計劃由“土星五號”重型火箭直接將“阿波羅”飛船送入地月轉移軌道的重返“直接發射”模式相比，“阿爾忒彌斯”計劃的月球奔月方案相當復雜：搭載4名宇航員的新一代“獵戶座”載人飛船與月球著陸器分兩次發射，各自前往繞月軌道，并完成在軌對接；與“獵戶座”飛船分離后，月球著陸器搭載2名宇航員在月球表面軟著陸，開始為期一周左右的月面考察，另外2名宇航員留在“獵戶座”飛船中，繼續環月飛行；完成登月任務后，2名宇航員再搭乘著陸器的上升級重新返回繞月軌道，與“獵戶座”飛船對接；最終宇航員全部轉移到飛船后，飛船拋棄著陸器上升級，執行重返地球任務。

　　目前“阿爾忒彌斯”項目已經確認了前4個任務，其中“阿爾忒彌斯1”號任務已經于2022年完成不載人的系統測試，創下載人航天器最遠深空紀錄（距地球約43萬公里）。“阿爾忒彌斯2”號將是NASA首次使用“太空發射系統”（SLS）火箭和“獵戶座”飛船進行載人飛行任務，該任務不會嘗試在月面著陸，而是進行繞月飛行，旨在確認飛船所有系統在實際太空環境下，能否按照設計運行。

　　目前已經確定了美國宇航員里德·懷斯曼、克里斯蒂娜·科赫和維克多·格洛弗，以及加拿大航天局（CSA）宇航員杰里米·漢森執行這次任務。“阿爾忒彌斯3”號任務計劃將宇航員送上月球表面，將嘗試在月球南極降落；此后還有執行第二次載人登月任務的“阿爾忒彌斯4”號。然而由于整個項目出現諸多問題，導致其進度一拖再拖。據路透社報道，“阿爾忒彌斯2”號任務原計劃于2024年完成，但根據NASA最新公布的時間表，它再次從2025年9月推遲到2026年4月；“阿爾忒彌斯3”號任務的發射時間也由此順延，對于它能否在2027年完成發射，受到外界的廣泛質疑。

　　不成熟的運載平臺

　　據美國“太空新聞”網站報道，多名NASA前官員和航天專家在美國國會聽證會上都表示，對于美國重返月球計劃的前景非常不樂觀。9月3日，前NASA局長吉姆·布萊登斯坦在國會聽證會上表示，“阿爾忒彌斯”計劃的設計不當是造成如今進度屢次推遲的主要原因。此前的相關報告顯示，執行該任務的“太空發射系統”（SLS）重型運載火箭、“獵戶座”飛船和月球著陸器都存在大量技術問題，其中SLS火箭多次因為燃料泄漏而推遲發射，“獵戶座”飛船也暴露出逃生系統和隔熱罩的可靠性問題，但在“阿爾忒彌斯1”號任務中，它們的組合基本完成任務。

　　目前最主要的問題出現在美國太空探索技術公司（SpaceX）負責的月球著陸器上。它是由“星艦”超重型火箭的第二級“星艦”飛船改裝而來，而“星艦”超重型火箭的研制進度遠遠落后于預期，NASA官員公開承認，月球著陸器的進度是影響“阿爾忒彌斯3”號登月時間表的最大變量。

　　“太空新聞”網站稱，月球著陸器需要非常可靠的月面著陸和起飛能力，其熱防護系統、發動機可靠性、海上回收技術等都遠未成熟。實現穩定、可重復的發射和回收是完成載人登月任務的重要前提。同時月球著陸器需要在沒有發射臺、充滿月塵的月球環境下完成點火起飛，這是一個極高的工程挑戰。

　　更麻煩的是，該任務還需要完成前所未有的在軌加油。根據當前計劃，月球著陸器需要將大量貨物和宇航員送上月球表面，并支持長期駐留。但沒有任何一枚火箭有能力將這樣一個滿載燃料的巨型著陸器從地球表面直接送入月球軌道。因此SpaceX提出的方案是，首先發射十幾艘或更多滿載燃料的“星艦”飛船作為近地軌道上的燃料庫，在軌為月球著陸器補充前往月球的燃料。但大規模低溫推進劑在軌轉移和儲存技術從未在實踐中驗證過，這是該計劃面臨的最大技術瓶頸。由于“星艦”的進度推遲，SpaceX的在軌燃料加注測試還從未展開。作為備份方案的美國藍色起源公司的著陸器的開發進度同樣落后于原計劃。布萊登斯坦批評稱，當初選擇這種技術不成熟的裝備作為美國載人登月計劃的關鍵平臺是一個嚴重錯誤。

　　拖后腿的新一代艙外服

　　“阿爾忒彌斯”載人登月計劃面臨的另一個嚴重問題是新一代登月宇航服的制造進度同樣出現滯后。新一代登月宇航服需要保障宇航員在月球表面進行更復雜、更長時間的科學考察和資源勘探活動，月球環境尤其是“阿爾忒彌斯3”號計劃降落的月球南極地區地形復雜、光照變化大、晝夜溫差大，對宇航服的機動性、熱防護、生命保障系統等都提出了遠超近地軌道任務的要求。

　　當宇航員在月球南極著陸后，登月宇航服將作為移動生命支持設備，使他們能夠徒步探索月球。2019年NASA公布的新一代航天服“艙外探索機動裝置”（XEMU），由加壓服和背后的“便攜式生命支持系統”組成，針對登月需求進行了大量改進。該宇航服配備有高清攝像機和安裝在頭盔面罩上的照明裝置。當宇航員在月球南極永久陰影區域工作或行走時，這將為他們提供更好的能見度。

　　但2021年8月，NASA檢察長辦公室提交的報告批評稱該項目嚴重推遲。迫于進度壓力，NASA被迫將研制艙外宇航服的工作外包給“公理太空”公司。2023年3月，“公理太空”公司對外展示了新一代登月宇航服（AxEMU）的原型，并進行了深蹲、彎腰等機動性演示，表明它可以提供比“阿波羅”飛船時代更好的活動性。但當時美國政府問責辦公室的報告稱，盡管“公理太空”公司正依托NASA以前的大部分數據和經驗來開發新的宇航服，但在滿足“60分鐘的緊急生命支持能力”方面仍有“大量工作需要完成”，宇航服仍處于“開發的早期階段”。

　　2024年10月，“公理太空”公司與意大利奢侈品牌Prada共同展示了完成外觀和功能設計定型的AxEMU，據稱它利用了Prada在高性能材料、織物結構和縫紉技術方面的專業知識，來優化宇航服的外層設計。2025年8月，“公理太空”公司宣布在NASA的中性浮力實驗室成功完成了AxEMU的載人水下測試，以模擬在失重環境中的可行性。

　　“公理太空”公司表示，AxEMU將在2025年末至2026年初接受關鍵設計審查，這是驗證所有設計是否符合在惡劣月球條件下運行的關鍵一步。此后還需要與SpaceX公司的月球著陸器進行系統集成測試。路透社稱，登月宇航服的復雜設計需要經過嚴格的安全測試。這一過程導致了整體項目的延誤。不過，“阿爾忒彌斯3”號任務也在不斷推遲，目前該任務已經推遲到2027年，AxEMU有望在此期間完成測試。

　　難建成的月球核電站

　　除了載人重返月球任務外，“阿爾忒彌斯”任務更宏大的目標是在月球建立長期駐留機制。達菲在記者會上毫不掩飾地宣稱，“月球上有一個地方，大家都知道那里是最好的，那里有冰，有陽光。我們想搶先到達那里，把那里據為己有。”英國廣播公司稱，月球含有的珍貴金屬與礦物，用途廣泛，可用于從超導體到醫療設備等領域。

　　美國“太空”網站稱，在達菲的推動下，NASA近期宣布將加速在月球建造核反應堆的計劃，目標是在2030年前完成一座100千瓦級核反應堆的發射與部署。報道提到，NASA有意在月球南極地區建立基地，這些地區靠近永久陰影的隕石坑，據信那里存儲有豐富的水冰資源。但由于這些地區永遠處于黑暗之中，無法利用太陽能，因此需要利用核能發電提供能源。

　　根據NASA的評估，需要至少100千瓦級的核反應堆才能滿足棲息地運轉、生命支持系統、通信系統、科學實驗以及采礦和燃料生產等工業運營的需求。美國《新聞周刊》認為，月球核反應堆最有可能的設計是：使用鈾燃料的緊湊型裂變反應堆。該反應堆將構建多層屏蔽系統以保護宇航員免受輻射影響，使用斯特林發動機或其他熱電轉換系統，將核裂變產生的熱量轉化為電能。核反應堆可埋在月球風化層下，以進一步減少輻射暴露并調節溫度，遠程控制和監控系統將確保其能在無人值守的情況下安全運行。

　　但美國《紐約時報》透露，盡管科學家們確認“月球核電站并非天方夜譚”，但多數專家認為2030年前實現部署仍不現實。NASA此前只提議建造40千瓦級核反應堆，美國核能專家凱瑟琳·赫夫教授直言，這個時間表過于激進，甚至有些荒謬，需要突破核材料太空運輸的安全瓶頸、確保反應堆在月球表面高達310攝氏度的晝夜溫差和低重力條件下穩定運行，以及開發特殊的廢熱管理系統等。此外，運送如此規模的核反應堆，還需要有足夠運力的超重型火箭，這些配套設施和技術都很難在未來5年內完成研制。

　　此外，一個包括NASA研究人員在內的科學家團隊近日發現，NASA在空間生命保障系統研發領域“與中國存在關鍵差距”。香港《南華早報》稱，美國的空間生命保障系統，包括國際空間站所采用的方案，都依賴于補給飛行任務來輸送水、食物及其他消耗性物資，但如果想要在月球或火星長期駐留，將受到補給發射帶來的巨額成本和復雜后勤問題的限制，因此生物再生式生命保障系統（BLSS）被認為是人類長期深空任務的更優解決方案。但該研究團隊發現，自21世紀初以來，美國對該研究領域的支持力度逐漸降低。

　　[環球時報特約記者 晨陽]

責任編輯：陳建瑞 SN243