2024年首位女性登月，280億美元開啓太空探索新紀元

“人類重返月球。“在美國宇航局 (NASA) 官網的任務頁面，這句標語十分醒目。

NASA 重返月球的航天計劃以阿波羅的孿生妹妹命名，被稱爲阿耳特彌斯計劃，跨越 50 餘年時空，與人類首次登月計劃遙相呼應，再次登月的時間正在臨近。

9 月下旬，NASA 陸續披露了更多登月細節。最新公佈的 “阿耳特彌斯計劃” 文件顯示，NASA 首次對 2024 年登陸月球的預計成本給出了具體數字：279.71 億美元，其中 161.66 億美元將用於開發登陸系統，預計能在 2024 年將美國首位女性宇航員和另一位男性宇航員送上月球，他們將在月球表面探索大約一週然後返航。

NASA 的願景不止於此。未來十年，NASA 及其合作伙伴還將在月球南極開發一個阿耳特彌斯基地，以支持在月球表面進行更可持續的系列探險活動，具體包括月球地形車輛、可居住的移動平臺、月球基礎居住模塊、電力系統、資源利用系統等。

隨着在月球上及月球周圍探索能力的不斷增強，NASA 正在進一步爲人類登陸火星做準備。倘若一切順利，人類的太空探索將迎來新紀元。

阿耳特彌斯計劃三步走

根據計劃，NASA 將使用最新的太空發射系統 SLS 火箭和 “獵戶座” 飛船前往月球，分三次任務把宇航員和登月裝備送往 38.4 萬公里外的月球軌道，並使用商業公司開發的登陸器 HLS 把宇航員帶到月球表面。

阿耳特彌斯 1 號：SLS 火箭將把一艘無人獵戶座飛船送往月球軌道，在月球上空飛行 6 萬公里，這項飛行試驗將測試 SLS 火箭首飛的性能，並在獵戶座飛船以 32 馬赫的速度返回地球之前收集工程數據。

這期間，工程設備將代替宇航員的飛行操作，攜帶數據收集工具，以驗證性能並將預測模型與實際飛行數據進行比較。這次任務還將部署 13 個立方體衛星進行新的科學調查和新技術演示，這將提高我們對深空環境的瞭解，同時讓更多的國際合作夥伴和私營公司參與月球探測。

目前 SLS 火箭發動機的生產已經完成，包括四個 RS-25 液體火箭發動機，兩個固體火箭助推器。一系列全面綜合的地面試驗將在肯尼迪航天中心進行。NASA 於 2018 年 9 月完成了獵戶座飛船降落傘的最後測試，評估了獵戶座返航着陸過程中的性能，以及許多故障場景和各種潛在的空氣動力學條件，以確保宇航員能夠從深空任務中安全返回。

2019 年，NASA 還完成了一項名爲 “升空中止 - 2” 的試驗，測試在發射和升空過程中突發緊急情況的預案，發射中止系統會將獵戶座飛船及其船員從火箭上迅速彈離，降落在大西洋上。

阿耳特彌斯 2 號：SLS 火箭和獵戶座飛船的首次載人飛行計劃，將 4 名宇航員送上月球軌道，執行大約 10 天的任務，在那裏他們將創造人類在月球最遠飛行距離的紀錄。

在這次飛行任務中，宇航員將以手動模式引導獵戶座飛船的飛行路徑和方向，以評估獵戶座的操縱特性，驗證性能數據和實操經驗，而這些數據和經驗能爲關鍵的飛行器交會、對接以及登陸做準備，同時測試飛船的生命支持系統，檢查深空網絡（DSN）的通信和導航能力。

阿耳特彌斯 2 號機組人員的飛行里程將超過 100 萬公里，返回艙最終落在太平洋上。

阿耳特彌斯 3 號：這將是歷史性的一次飛行，人類將再次踏足月球，並嘗試建設月球基地，獵戶座搭載四名航天員抵達月球，將有一男一女兩名宇航員執行登月任務，首位女性在月球上留下腳印，將再次創造歷史。

除了兩名宇航員，登陸器還將攜帶重達 100 公斤的科學工具和設備到地面，目標是帶回大約 35 公斤的月岩樣本，以備返回地球后進一步研究。宇航員將在室外停留約 4 小時，進行專門的科技示範活動。

對於長期運行而言，在阿耳特彌斯 3 號之後，美國宇航局及其合作伙伴將開始在月球及其周圍執行多次任務，合作建設一個登月“中轉站”，這個月球軌道前哨站將支持在月球上進行更長時間的探險，並有可能在一次阿耳特彌斯任務中多次登月。

NASA 將和全球合作伙伴共同建立月球基礎設施、系統和機器人任務等，以實現人類在月球表面的可持續活動，並在月球南極建立阿耳特彌斯基地。

此外，還將搭建起一個可擴展的月球通信和導航體系：LunaNet。基於此，月球上的機器人、着陸器、軌道艙和宇航員之間將擁有類似於地球上的通訊網絡，在月球表面的宇航員將能夠接收到來自太空氣象儀器的實時警報，還將支持定位、導航等服務，實現比以往任何時候更精確的月球表面操作和技術輔助。

月球營地和前哨站

阿耳特彌斯營地將是人類在月球上的第一個永久立足點。

該營地主要有三個任務要素：1、月球地形車輛（無加氣壓的漫遊者），以運送合適的宇航員在該地點周圍；2、可居住的移動平臺（加氣壓漫遊者），能使宇航員長時間旅行；3、容納四名宇航員生活的固定棲息地。

再加上通訊、電力、輻射屏蔽等配套基礎設施，以及廢物處理和儲存裝備這些元素，構成月球上具有持續生存條件的基地。未來幾十年，這些基地可以被重新訪問並繼續擴建，同時測試人類在太陽系中距離更遠的地方（比如火星）執行任務所需的系統。

阿耳特彌斯營地額外的基礎設施將支持宇航員在月球表面進行爲期一到兩個月的考察，以便更多地瞭解月球和太空環境，開發新技術，從而促進人類工業發展，同時有助於發展月球資源經濟。

通過與工業界和學術界的合作，NASA 有一項 ISRU 任務投資，這一任務將進行勘探和採礦計劃，提高人類從月球上尋找和利用資源的能力。未來宇航員可以分解月球上發現的天然礦物，將其轉化爲月球任務的消耗品甚至推進劑，逐步減少來自地球的供應依賴。

軌道前哨站還將提供一個獨特的平臺來進行科學研究，有可能導航指揮圍繞月球的不同軌道運行。NASA 稱之爲“門戶”，這是一個比國際空間站小得多、但任務更突出的平臺，在這個小型空間站中，來自全球的合作者（包含機組系統、推進系統、後勤、科學平臺、技術演示者等）可以互補提供各項功能，從而提高整體科研成功率，以及合作月球建築建設。

另一個重點是，NASA 將藉此制定一套標準，以規範國際深空操作。比如相關設施設備的接口標準（觀看過影片《地心引力》的觀衆應該能很好地理解這一點的重要性），形成行業和國際合作夥伴之間可以 “即插即用” 的深空探測體系結構。這些標準包括：航空電子設備、通信、環境控制和生命支持系統、電源、交會、機器人、熱控制和軟件系統等。

超預算的開銷

阿耳特彌斯計劃振奮人心，但前提是，資金到位才能如期進行。NASA 評估了該計劃截至 2025 財年所需的資金需求和主要支出項。

深空探索系統（ESD）包括三個項目：獵戶座飛船、發射系統（SLS）和地面探測系統（EGS）。SLS 將是有史以來最強大的火箭，也是唯一一個能將獵戶座飛船上的宇航員和一整套生命維持系統打包送上月球的火箭。

人類登陸系統（HLS）：HLS 計劃將利用商業夥伴關係開發並聯合部署一個着陸系統，用於運送人類往返月球表面，爲後續載人任務做可持續性準備。

探測電動車組（xEMU）和太空服系統：用來支持月球表面和微重力環境下的太空行走與月面跋涉。地面後勤還需要提供必要的物資來支持月球表面的阿耳特彌斯任務。

探索技術：技術開發優先事項包含自主運行系統、月面粉塵緩解技術、極端環境應對技術、精確着陸和低溫流體管理等技術。

月球發現和探索計劃（LDEP）：包括建立登月運輸服務的商業合作；開發爲月球科學服務的儀器；長期勘探和利用月球資源的設備；開發小型衛星等；

阿耳特彌斯計劃三次發射任務相關的成本綜合預算約 279.71 億美元，但未來實際運行可能會超預算。

據外媒 Arstechnica 報道，NASA 近期面臨的最大障礙可能是資金問題。NASA 在 2021 財政年度需要額外的 32 億美元預算，以允許承包商開發一個或多個着陸器，將宇航員從月球高層軌道下放到月球表面，這是在初步預算基礎上增加了額外的 12%。

今年早些時候，NASA 挑選了三支團隊，由 Blue Origin 公司、Dynetics 公司和 SpaceX 公司領導，以充實着陸器計劃。但美國衆議院審議中，僅批准了 6 億美元，不到預算的五分之一，且 2020 年大選期間黨派競爭激烈，各有利益考慮，能否對 NASA 提出的 2021 財年預算擴充達成一致仍不確定。

宇航員的跨時代“接棒”

9 月 23 日 NASA 最新披露，在休斯頓的約翰遜航天中心，研究小組正在測試和開發新一代月球表面任務操作的訓練方法。約翰遜航天中心的中性浮力實驗室（NBL）中，穿着演示版太空服的宇航員和穿戴潛水設備的工程師們正在模擬宇航員在月球表面的各項訓練。