齊魯晚報(bào)·齊魯壹點(diǎn)記者 彭傳剛

據(jù)美國國家航空航天局（NASA）消息，執(zhí)行“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行任務(wù)的“獵戶座”飛船4月7日開始返回地球的旅程，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10日晚飛船在美國加利福尼亞州圣迭戈海岸附近濺落?！鞍⒍瘡浰?號(hào)”載人繞月飛行任務(wù)打破了1970年“阿波羅13號(hào)”月球任務(wù)創(chuàng)造的人類距離地球最遠(yuǎn)飛行紀(jì)錄。

4月1日，美國航空航天局新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心發(fā)射升空，執(zhí)行“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行測試任務(wù)。這是美國自1972年以來首次載人飛向月球。新華社

50余年后重啟載人繞月

美東時(shí)間4月1日18時(shí)35分（北京時(shí)間2日6時(shí)35分），NASA新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”搭載“獵戶座”飛船從美國佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心發(fā)射升空，將4名宇航員送入繞月軌道，展開為期10天的任務(wù)。

按計(jì)劃，任務(wù)團(tuán)隊(duì)于4月6日繞月飛行數(shù)小時(shí)，對(duì)月球表面進(jìn)行觀測。與以登陸為目標(biāo)的“阿波羅”任務(wù)不同，“阿耳忒彌斯2號(hào)”的主要任務(wù)是通過一次為期約10天的深空飛行驗(yàn)證飛船各項(xiàng)關(guān)鍵系統(tǒng)，為后續(xù)載人登月任務(wù)提供重要科學(xué)和工程數(shù)據(jù)。執(zhí)行任務(wù)的4名宇航員分別是美國宇航員里德·懷斯曼、維克托·格洛弗和克里斯蒂娜·科克，以及加拿大航天局宇航員杰里米·漢森。

美國政府2019年宣布啟動(dòng)“阿耳忒彌斯”登月計(jì)劃，并于2022年11月完成“阿耳忒彌斯1號(hào)”無人繞月飛行測試任務(wù)?！鞍⒍瘡浰?號(hào)”是該計(jì)劃的首次載人任務(wù)，也是自1972年“阿波羅17號(hào)”登月任務(wù)結(jié)束后美國首次載人飛向月球。

“阿耳忒彌斯2號(hào)”任務(wù)的一大重點(diǎn)是研究深空對(duì)人類健康的影響。此次宇航員直接暴露于更強(qiáng)的宇宙輻射之下，飛船艙內(nèi)安裝了輻射傳感器監(jiān)測劑量，宇航員也將在任務(wù)前后提供唾液和血液樣本，以評(píng)估免疫系統(tǒng)等生理變化。

本次任務(wù)中最前沿的人體健康研究是“器官芯片”實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)家從宇航員捐獻(xiàn)的血液中提取未成熟骨髓細(xì)胞，分別植入兩塊大小類似U盤的生物芯片中，一塊隨飛船進(jìn)入深空，另一塊留在地面作為對(duì)照。

這類芯片可以看作人體器官的“化身”，通過微流控技術(shù)，科學(xué)家能夠在芯片上模擬大腦、肺、心臟、胰腺和肝臟等器官的結(jié)構(gòu)和功能，從而觀察人體細(xì)胞對(duì)輻射或醫(yī)療干預(yù)的反應(yīng)。這項(xiàng)名為“AVATAR”（虛擬宇航員組織模擬反應(yīng)）的實(shí)驗(yàn)有望為未來的載人登月任務(wù)提供信息，并幫助做好人類登陸火星的準(zhǔn)備。

任務(wù)結(jié)束后，科學(xué)家會(huì)對(duì)每位宇航員的兩塊芯片進(jìn)行比較，以評(píng)估深空環(huán)境是否導(dǎo)致更多DNA損傷、端粒變化或其他生物學(xué)影響，并將這些數(shù)據(jù)與宇航員健康狀況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

在“阿耳忒彌斯2號(hào)”任務(wù)中，宇航員從月球背面拍攝了地球從月球地平線升起的畫面。這一經(jīng)典影像最早由“阿波羅8號(hào)”任務(wù)拍攝，是人類航天史上的標(biāo)志性照片之一。科學(xué)家計(jì)劃將此次的影像與“阿波羅”時(shí)期的照片進(jìn)行對(duì)比，以研究半個(gè)多世紀(jì)以來地球表面的變化。

4月6日，美國航空航天局宇航員維克托·格洛弗（左）、里德·懷斯曼（中）和加拿大航天局宇航員杰里米·漢森在執(zhí)行“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行測試任務(wù)的“獵戶座”飛船上配置拍攝器材。新華社

哪些關(guān)鍵技術(shù)值得關(guān)注

此次任務(wù)的一個(gè)突出特征，是新一代深空載人體系首次集中實(shí)戰(zhàn)演練?！疤瞻l(fā)射系統(tǒng)”火箭和“獵戶座”飛船均首次執(zhí)行載人任務(wù)，其可靠性在深空環(huán)境中接受全面考驗(yàn)。雖然此前“阿耳忒彌斯1號(hào)”任務(wù)完成無人飛行驗(yàn)證，但載人狀態(tài)下的系統(tǒng)協(xié)同仍需實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。

從任務(wù)設(shè)計(jì)看，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)值得關(guān)注：

一是深空環(huán)境下的通信與導(dǎo)航系統(tǒng)測試。飛船在地球軌道短暫飛出全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星及近地中繼衛(wèi)星覆蓋范圍，檢驗(yàn)深空網(wǎng)絡(luò)的通信與導(dǎo)航能力，確認(rèn)相關(guān)系統(tǒng)為深空任務(wù)做好了準(zhǔn)備。

二是手動(dòng)飛行操作驗(yàn)證。在飛船與火箭上面級(jí)分離后，宇航員將飛船切換至手動(dòng)模式，操控其飛行軌跡和姿態(tài)，以上面級(jí)為目標(biāo)，模擬與其他航天器對(duì)接的能力。這一步驟被稱為“近距離操作演示”，它在地面難以完全模擬，為后續(xù)月球軌道任務(wù)中關(guān)鍵的交會(huì)、近距離操作、對(duì)接等提供實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

三是電力供應(yīng)系統(tǒng)的分階段保障。發(fā)射及初期飛行階段使用飛行電池供電，以確保在最關(guān)鍵、最危險(xiǎn)階段獲得穩(wěn)定、可控電源；進(jìn)入深空后，飛船主要依靠太陽能電池板提供持續(xù)能源，電池系統(tǒng)則在無光照或應(yīng)急情況下提供補(bǔ)充電力。

四是自由返回軌道設(shè)計(jì)。在返航階段，飛船利用地月引力場作用，在地球引力牽引下自然返回地球，無需重新啟動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)。多家媒體報(bào)道指出，這一設(shè)計(jì)被視為一項(xiàng)重要的安全冗余手段，可在推進(jìn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍能利用引力完成返航。

這些技術(shù)亮點(diǎn)意味著更高的技術(shù)門檻。作為新一代重型火箭，“太空發(fā)射系統(tǒng)”規(guī)模龐大、耦合復(fù)雜，推進(jìn)、低溫燃料與控制系統(tǒng)高度聯(lián)動(dòng)，任何局部異常都可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。此前演練中曾出現(xiàn)液氫泄漏、氦氣系統(tǒng)故障等技術(shù)問題，導(dǎo)致發(fā)射時(shí)間一再推遲，凸顯系統(tǒng)調(diào)試難度。同時(shí)，繞月軌道推進(jìn)精度要求極高，任何偏差都可能影響返回路徑，深空通信延遲也增加了操作和系統(tǒng)響應(yīng)難度。

這是4月6日從執(zhí)行“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行任務(wù)的“獵戶座”飛船上拍攝的月球（前）和地球。新華社

任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)呈“疊加效應(yīng)”

要離開近地軌道、進(jìn)入深空環(huán)境實(shí)施載人繞月，任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)呈“疊加效應(yīng)”。飛行距離更遠(yuǎn)、速度更快、環(huán)境更復(fù)雜，系統(tǒng)容錯(cuò)空間明顯縮小。航天專家指出，載人深空探索風(fēng)險(xiǎn)不可避免，關(guān)鍵在于通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低風(fēng)險(xiǎn)并確?？煽?。NASA為此次任務(wù)構(gòu)建了一套覆蓋“發(fā)射-飛行-返回”全過程的安全保障體系。

發(fā)射階段確保宇航員的快速逃逸能力?！矮C戶座”飛船頂部配備發(fā)射逃逸系統(tǒng)，在發(fā)射階段出現(xiàn)異常時(shí)，該系統(tǒng)可在毫秒內(nèi)啟動(dòng)，將載人艙迅速拉離火箭主體，實(shí)現(xiàn)緊急撤離。發(fā)射臺(tái)也配備應(yīng)急撤離設(shè)備，確保地面突發(fā)情況下宇航員安全轉(zhuǎn)移。

宇航員所穿的“‘獵戶座’任務(wù)組生存系統(tǒng)”宇航服，具備耐高溫和阻燃能力，其內(nèi)置接口系統(tǒng)可在緊急情況下提供氧氣，去除二氧化碳，支持長達(dá)6天生存。繞月飛行期間，飛船內(nèi)部部署多組輻射傳感器，結(jié)合宇航員佩戴的個(gè)體輻射監(jiān)測裝置，可實(shí)時(shí)評(píng)估艙內(nèi)輻射水平并發(fā)出警報(bào)。

通信方面，任務(wù)使用NASA近空網(wǎng)絡(luò)和深空網(wǎng)絡(luò)形成通信鏈路。飛船飛至月球背面時(shí)將出現(xiàn)約41分鐘通信中斷，其余階段均保持穩(wěn)定。

分析人士指出，與“阿波羅”時(shí)代相比，“阿耳忒彌斯”引入更多商業(yè)航天參與，系統(tǒng)復(fù)雜性顯著提升，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理提出更高要求。此次任務(wù)的安全設(shè)計(jì)與驗(yàn)證結(jié)果，將直接影響美國未來載人登月及深空任務(wù)的實(shí)施路徑。

這是從執(zhí)行“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行測試任務(wù)的“獵戶座”飛船上拍攝的月球遮住太陽的時(shí)刻（4月6日攝）。新華社

復(fù)雜程度遠(yuǎn)超“阿波羅”

半個(gè)多世紀(jì)前，美國宇航員乘坐“阿波羅11號(hào)”飛船首次登月?！鞍⒉_”計(jì)劃是美國在冷戰(zhàn)時(shí)期組織實(shí)施的一系列載人登月任務(wù)。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星，拉開了美蘇太空競賽的序幕。1961年，蘇聯(lián)首次載人太空飛行，讓美國倍感壓力。

在經(jīng)歷多次飛行試驗(yàn)后，1969年“阿波羅11號(hào)”飛船將美國宇航員送上月球。在實(shí)施“阿波羅”計(jì)劃期間，美國共實(shí)現(xiàn)6次載人登月，而蘇聯(lián)載人登月計(jì)劃失敗，這成為美國在太空競賽中領(lǐng)先的標(biāo)志。

“阿波羅”計(jì)劃主要目的是實(shí)力展示。正如美國喬治·華盛頓大學(xué)太空政策研究所前所長約翰·洛格斯登的評(píng)論，“阿波羅”計(jì)劃是“特定歷史時(shí)期的產(chǎn)物”，是美國在認(rèn)為自己受到威脅后采取的一次“卓越的緊急應(yīng)對(duì)行動(dòng)”。

數(shù)十年后，美國總統(tǒng)特朗普在2017年12月宣布美國宇航員將重返月球，最終將前往火星。這一計(jì)劃被命名為“阿耳忒彌斯”，目標(biāo)是將宇航員送上月球，保持美國在太空探索方面的全球領(lǐng)先地位，建立“在月球的持續(xù)存在”，為探索火星鋪路。

“阿耳忒彌斯”計(jì)劃并不是“阿波羅”計(jì)劃的翻版，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)超后者。多家媒體報(bào)道指出，“阿波羅”計(jì)劃使用的“土星5號(hào)”運(yùn)載火箭等裝備已經(jīng)退役，生產(chǎn)線也不復(fù)存在，美國的新登月任務(wù)正在使用新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)。

“阿耳忒彌斯”計(jì)劃采用較穩(wěn)妥的技術(shù)路徑：先無人試飛，再載人繞月，然后實(shí)施月球著陸?！鞍⒍瘡浰?號(hào)”無人繞月飛行測試任務(wù)已于2022年11月完成，但因技術(shù)挑戰(zhàn)、進(jìn)度延誤、成本超支等問題，后續(xù)任務(wù)一再推遲，引發(fā)廣泛質(zhì)疑。最新任務(wù)進(jìn)度表顯示，美國計(jì)劃2027年執(zhí)行“阿耳忒彌斯3號(hào)”任務(wù)，在近地軌道開展系統(tǒng)及運(yùn)行能力測試；2028年開展“阿耳忒彌斯4號(hào)”登月任務(wù)。

（資料來源：新華社、科技日?qǐng)?bào)等）

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