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北京時間4月11日8時07分,美國阿爾忒彌斯2號載人繞月飛船在加利福尼亞州圣迭戈附近海域成功濺落,完成了近10天的太空之旅,飛船飛抵距地球最遠約40.68萬公里的深空位置,4名航天員成為半個多世紀以來飛得最遠的人類,刷新了1970年阿波羅13號保持的約40.02萬公里載人飛行最遠徑向距離紀錄。
作為美國國家航空航天局(NASA)重返月球計劃的核心技術大考,此次任務有何亮點?曾經在50多年前多次載人登月的美國,為何現在不直接載人登月?解放日報記者專訪了上海市宇航學會資深航天科普專家陶建中。
【54年來,人類首次飛出近地軌道】
阿爾忒彌斯2號是自1972年阿波羅17號以來,人類首次飛出近地軌道,打破了長達54年的載人深空探索停滯。本次任務搭載了4名航天員,包括3名美國航天員與1名加拿大航天員,分別誕生了人類首位女性、首位非裔、首位非美籍繞月航天員,具有標志性意義。
此次任務目標明確——驗證SLS火箭與獵戶座飛船載人深空全系統可靠性。作為首次載人試飛,工程師對“獵戶座”飛船開展了全面在軌評估。
在飛掠月球期間,航天員拍攝了超過7000張月球表面照片及一次日食影像。航天員首次近距離觀測月球背面,記錄30余處典型地貌與東方海盆地,為月球南極著陸與水冰勘探提供關鍵數據。
航天員參與了多項科學試驗,包括探究人體組織在微重力與深空輻射環境下的反應及其他人體性能研究,為長期太空任務收集關鍵健康數據,以支撐月球基地建設與火星探索規劃。
此次任務并非毫無瑕疵:價值2300萬美元的深空廁所出現故障,航天員為此啟用應急方案處置;部分電子設備出現輕微異常,但未影響關鍵系統運行,整體安全可控。
隨著阿爾忒彌斯2號航天員平安返回地球,NASA表示,將與合作伙伴全力備戰明年的阿爾忒彌斯3號任務,新一代“獵戶座”乘組將在近地軌道開展與商用月球著陸器的聯合操作試驗。
【對重返月球計劃有何意義】
“阿爾忒彌斯2號在輻射防護、返回再入大氣層、海上回收等關鍵環節均達預期。”陶建中說。
據介紹,前往月球必須穿越兩個強輻射帶,輻射強度可達常規環境的3至5倍,外界普遍擔心深空輻射會威脅航天員安全。而此次實測結果顯示,艙內輻射水平低于預期,且比2022年阿爾忒彌斯1號無人飛行時測得的數據更低。任務期間恰逢太陽活動第25周期,全程未發生太陽質子流事件,飛船的輻射防護能力得到有效驗證。
返回再入大氣層的技術優化,成為本次任務的一大亮點。阿爾忒彌斯1號采用“打水漂”式再入大氣層,全程約14分鐘,長時間高溫灼燒導致防熱罩出現裂縫。阿爾忒彌斯2號沒有改動防熱罩結構,僅通過調整再入軌跡,把大氣層內飛行時間從14分鐘縮短到8分鐘,總熱量大幅降低,防熱罩受損情況有待NASA完成檢查后宣布。與此同時,飛船再入時航天員承受的過載,即身體受壓強度實測僅3.9倍重力,略高于阿爾忒彌斯1號的3.8倍重力,遠低于阿波羅時期6-8倍重力的水平,完全在航天員日常訓練可承受范圍之內,安全性更優。這一方案也為未來月球、火星探測的返回再入提供了可行經驗。
在回收環節延續海上濺落模式,但將傳統濕回收升級為干回收。陶建中解釋,以往濕回收是在飛船濺落后打開艙門,航天員不得不浸泡在海水中等待救援,受風浪影響存在安全隱患;本次干回收則保持艙門封閉,將飛船整體轉運至軍艦甲板后再開啟艙門,全程不接觸海水,大幅提升了航天員的安全與舒適度。此外,飛船主降落傘從3具增加至11具,多級減速設計進一步提升了著陸安全性。
阿爾忒彌斯2號如期完成任務,對美國后續重返月球計劃有何意義?陶建中認為,通過本次飛行驗證,無論是輻射防護、大氣層再入的熱防護,還是回收方式的優化,相關改進方案均呈現低風險特征,能夠更有效地保障航天員飛出大氣層并安全返回地球,這正是載人航天的核心原則——確保航天員的生命安全。這一系列驗證結果表明,當前的技術方案是可行的,也是可靠的。
【為何不直接載人登月】
公眾可能會有一個疑惑:從1969年7月20日美國阿波羅11號首次載人登月,到1972年12月阿波羅17號最后一次載人登月,50多年后的今天技術更加先進,NASA為何不直接載人登月?
陶建中表示,現代航天不能簡單復刻半個世紀前的模式,必須遵循“無人試驗—載人繞月—載人登月”的穩健路徑。
首先是裝備全面更新。美國的“重返月球”計劃采用全新的SLS重型火箭與獵戶座飛船,相比阿波羅號飛船,搭載的人數從3人增至4人;月球著陸器將使用SpaceX公司的“星艦”、藍色起源公司的“藍月亮”方案,目前均尚未完成研制與試驗,不具備直接載人登月條件。其次是技術與工程體系斷代,當年研發團隊、生產線、供應鏈已不復存在,即便圖紙保留,人員、標準、技術狀態均已發生變化,無法直接沿用舊流程。
阿爾忒彌斯2號在海上成功濺落后,NASA第一時間官宣并稱,“美國已經重新具備將宇航員送往月球并安全帶回地球的能力。”
對此,陶建中表示,人類重返月球有著諸多風險,應由多方進行謹慎的技術評估。阿爾忒彌斯2號雖然大功告成,但后續挑戰依然存在。“NASA的目標是2028年實現再次載人登月,此前阿爾忒彌斯號任務已多次推遲,最終發射時間存在較大變數。目前時間緊迫,急需完成近地軌道試驗、無人登月驗證、空中加油等多項關鍵技術攻關。”
原標題:《阿爾忒彌斯2號“回家”:多項技術獲驗證,專家詳解美國為何不直接載人登月》
題圖來源:阿爾忒彌斯2號在海上成功濺落。NASA官網
來源:作者:解放日報 黃海華
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