“阿尔忒弥斯”,美国为重新夺回太空优势,重金打造的新探月计划

美国国家航空航天局(NASA)“太空发射系统(SLS)”重型火箭发射虽然推迟了,但还是标志着美国重返月球的“阿尔忒弥斯(Artemis)”计划开始进入关键阶段。

(艺术家笔下的“阿尔忒弥斯”计划)


其实,美国新的探月计划,最早可以追溯到2004年小布什时代的“星座计划”,项目总费用预计将达到2300亿美元。按照当时的计划,美国将从2005财年开始正式为研制新型航天器立项,并在2020年以前实现重返月球的目的。只不过,这个计划在完成了“战神一号”火箭(原定的载人太空载具)原型机的发射之后,就进入了奥巴马时代。以削减预算著称的奥巴马,很快就将“星座计划”排除在了2011财年的预算之外,原因和可能就是这个项目还需要花费至少1500亿美元。

随同“星座计划”一同消失的,除了之前的巨额投入,还有美国国家航空航天局(NASA)对整个太空计划项目进行整合统筹的能力。从此之后,以SpaceX、轨道科学和蓝色起源这些新生代商业航天公司,成为美国航天工程和太空探索的主力。也正是因为这些商业公司的介入,“战神火箭”和“猎户座飞船”等项目,没有彻底胎死腹中。但是,在保住某些研究成果的同时,美国的航天优势地位也开始动摇。尤其是2021年,中国进行的航天发射活动达到了55次,而美国航天发射任务仅有45次。所以,美国发布的《太空工业基础研讨会报告》认为,中国最早将在2032年,最迟在2045年超越美国成为头号太空强国。


(“太空发射系统(SLS)”重型火箭)

作为战略制高点和战略新疆域的太空,是被美国视为关乎国家安全和发展的重要领域,所以其优势绝对不能轻易丧失。于是,在特朗普入住白宫后,开始了一系列重振太空的计划。其中在2017年年底推出的太空计划一号指令中明确提出,“NASA要领导具有商业价值、创新性和可持续发展的太空探测计划”,并要有能力“从近地轨道以外出发,NASA将重返月球并长期驻留探索,并利用其资源,到达火星或者更远的深空”。到了2019年NASA正式选定“阿尔忒弥斯”作为2024年美国登月计划的名称。之所以用“阿尔忒弥斯”这个名字,大概是因为这位希腊神话中的狩猎女神,是阿波罗的孪生姐妹。

美国为实现“阿尔忒弥斯”制定了三步走的计划以及详细的时间表。按照最初的计划,第一阶段(“阿尔忒弥斯1号”)将于2020年下半年执行,由安装在“航天发射系统”重型火箭上的“猎户座”飞船围绕月球进行为期3周的无人飞行,然后返回地球;在第二阶段(“阿尔忒弥斯2号”)应该在2023年完成,此次飞行将搭载4进入天空;第三阶段(“阿尔忒弥斯3号”),是在2024年让宇航员登上月球。从“阿尔忒弥斯3号”开始,NASA 计划大约每年进行一次载人航天发射任务。

但是,由于新冠病毒的流行,造成了整个研制工作的延迟,“阿尔忒弥斯”计划的时间表也一再更改。直到2021年3月SLS火箭芯级才完成测试,到了2022年3月至6月又经过一系列的演练后,首飞前的所有准备工序才宣告完成,之后确定了在8月29日执行“阿尔忒弥斯1号”发射升空的任务。当然,出于谨慎考虑,NASA还是选定9月2日和9月5日作为发射时间的备选。

由于“阿尔忒弥斯1号”发射任务的延迟,“阿尔忒弥斯2号”的发射任务也推迟到最早将于2024年展开,“阿尔忒弥斯3号”发射任务可能最早在2025年执行。除了时间有所变化之外,从第二次发射任务开始,将会各种细节确定。比如,在执行“阿尔忒弥斯2号”发射时,将会有一位加拿大宇航员参与其中,以换取加拿大对该项目的资金支持;在执行“阿尔忒弥斯3号”发射时,还将完成“让第一位女性和第一位有色人种登上月球”的任务。

不论“阿尔忒弥斯”计划的时间如何改变,也不论选定宇航员的国籍、性别和肤色,此次重返月球的计划将美国目前的航天实力全部展示了出来。执行发射任务的“太空发射系统(SLS)”重型火箭,长度达到98米(322英尺),重约2600吨,四台RS-25火箭发动机和两台安装在核心级两侧的大型固体燃料助推器,火箭在发射时将产生880万磅的推力,比“阿波罗计划”的“土星五号”火箭多15%的推力。探测飞船的载人舱直径为5米(“阿波罗”号飞船仅为1.2米),能搭载4到6位宇航员和26吨货物(后期可能达到45吨)。隔热层采用了烧蚀材料,最多可修复并重复使用10次。NASA还研制了一款名为“门户”(Gateway)的探月深空前哨站,这款自重50吨的环绕月球运行的小型空间站,能支持4人在此进行30-90天的驻留。

(“猎户座”飞船)

不过为了实现这些技术指标,美国人也是付出了高昂的代价。据美国宇航局监察长办公室称,根据原计划“阿尔忒弥斯”相关的项目估计的总费用为 930 亿美元,但是根据目前的势态看超支已无法避免。根据目前的统计,“阿尔忒弥斯1号”的发射,就将花费41亿美元,此后的每次发射花费都将在8-10亿美元左右。而采购用于执行“阿尔忒弥斯3-5号”任务的3艘密封舱花费了27亿美元,采购用于执行“阿尔忒弥斯6-8号”任务的3艘密封舱花费也达到了19亿美元。“门户”前哨站研制和采购的总费用,预计在200亿美元左右。如此高昂的花费,让美国宇航局监察长保罗·马丁都对该计划产生了怀疑,认为这是一个“不可持续”的项目。

(“阿尔忒弥斯”计划的三个阶段示意图)

但是,为了重新夺回太空优势,同时也隐含着将中国拖入太空的军备竞赛的目的,美国对于“阿尔忒弥斯”计划已经是不计任何成本的支持。不过这种带有“豪赌”心态,最终可能结果是“眼见他起高楼,眼见他宴宾客,眼见他楼塌了”!

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页面更新:2024-05-07

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