2022 年,NASA 即将发射星舰问世之前搭载猎户座太空飞船的地表最强大火箭 SLS,该计划便是人类准备再次前往月球探索的任务先锋 Artemis-1,并进一步做为人类将触手伸向太阳系的起点。
在辉煌的阿波罗登月任务后又过了半世纪,NASA 准备二度登上月球的阿提米丝计划(Artemis program)终于来到眼前,计划中的太空发射系统(SLS)火箭和猎户座(Orion)太空舱准备工作已进入最后阶段,且理论上,距离我们再度迎接一系列历史性飞行只剩 4 个月时间,NASA 因此发布了阿提米丝计划详细内容,帮助我们更了解飞行过程。
阿提米丝 1 号任务(Artemis-1,前身为 Exploration Mission-1)为整个计划的先锋,也是 SLS 与猎户座飞船结合后的首飞测试,预计自肯尼迪太空中心 39B 发射场升空,在 SLS 助推器和 4 台 RS-25 发动机产生的推力下,火箭将于 90 秒内面临最大 Q 点(Max Q),在抛弃助推器、服务模组面板与发射中止系统后,核心级发动机关闭、与猎户座飞船分离。
飞船会在绕地运行期间展开太阳能电池阵列,接着位于飞船正下方的临时低温推进阶段(ICPS)将点火,为飞船提供离开地球轨道并前往月球所需的巨大推力,约 2 小时后飞船与 ICPS 分离,前者在不与国际太空站对接的前提下直接前往月球,ICPS 则继续在轨道上部署多颗实验与技术展示用的立方卫星。
分离后,猎户座飞船改由 ESA 提供的欧洲服务模块(European Service Module,ESM)提供推力,穿越范艾伦辐射带、飞越全球定位系统(GPS)卫星星座和各种通讯卫星,切换为深空环境导航操作,进入距月表约 100 公里的月球转移轨道待个几天,让工程师评估系统并视情况修正轨迹。
接着推进器点火,飞船进入距月表约 70,000 公里的地月远距逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO),于该轨道绕行约 6 天,再于恰当时机结合月球重力快速返回地球,以每秒 11 公里的速度进入地球大气层,坠落过程将产生约 2,760℃ 温度,最后溅落于海上,结束为期 3 个礼拜的先行任务,让我们知道一切是否准备就绪。
根据最新行程表,阿提米丝 1 号任务预计最快于 2022 年 2 月 12 日发射,具体时程取决于同年 1 月的推进剂加注测试是否顺利。如果错过 2 月 12 日发射窗口,第二个窗口预计于 2022 年 3 月 12 日至 3 月 27 日开放,第三个窗口于 2022 年 4 月 8 日至 4 月 23 日开放。
▲ Artemis-1 任务轨道路径。(Source:NASA)
如果想看更简单的术语,大概就是:火箭发射 – 丢弃固体助推器 – 丢弃核心级助推器 – 近地点变轨 – 在轨系统检查 – 点火进入月球转移轨道 – 临时低温推进阶段分离 – 进入地月远距逆行轨道 – 绕月旋转 – 离开月球轨道 – 踏上返途 – 视需求调整航线 – 乘员舱分离 – 进入地球大气层 – 溅落 – 在海上等待救援。
若阿提米丝 1 号任务顺利落幕,便标志第二阶段的阿提米丝 2 号(Artemis-2)可以准备在 2023 年年底发射,此为猎户座太空船首次载人飞行任务,太空人将搭乘飞船进入月球轨道且长时间停留,虽然机组人员不会登陆月球,但由 Firefly 开发的 Blue Ghost 月球着陆器会携带 10 个有效载荷前往月球表面。
2024 年的阿提米丝 3 号是睽违半世纪的登月重头戏,4 名太空人将搭乘猎户座太空船前往月球轨道待命,接着其中 2 人转移至 SpaceX 开发的载人着陆系统(human landing system,HLS),下降至月球表面,正式展开为期一星期的月表探索。
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(首图来源:NASA)
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