視野 | NASA正式發布「阿爾忒彌斯」規劃報告

9月21日，美國國家航空航天局（NASA）發布其「阿爾忒彌斯」月球探索計劃的正式規劃報告。自2017年12月美國總統川普籤署「1號航天政策令」呼籲NASA與商業和國際合作夥伴一道領導人類探索月球及以遠目的地的事業以來，NASA一直在微調規劃以實現這一願景。該規劃報告描述了NASA的探索途徑和迄今為止該計劃所取得的進展。

報告回答了三個問題：如何實現可持續的月球探索？美國具備哪些重返月球的基礎能力？月球任務如何為未來的火星探索做鋪墊？論述了「阿爾忒彌斯」計劃的科學策略和月面技術策略，總結了任務核心部件建設情況、飛行就緒程度及資金要求。

可持續月球探索途徑

美國當前的目標是儘早登陸月球，並為載人登陸火星任務做準備。NASA下一次登月將為一種新型可持續的月球經濟體制鋪平道路，並使美國商業合作夥伴和國際合作夥伴從中受益。

通過與美國工業界合作，NASA正在發展新世紀的深空居住能力並投資於月球著陸器技術。NASA在2018年發起了「商業月球有效載荷服務」（CLPS）計劃，鼓勵美國商業公司引進新型著陸器技術，將NASA和商業有效載荷運送到月球表面。目前有14家供應商在競標合同，最早將於2021年開展首次任務。同時開始採購商業公司研製的「載人著陸系統」（HLS），與商業合作設計和研製載人月球著陸器，已於2020年4月向三家公司牽頭的團隊授出為期10個月的研究合同。NASA將在合同基準期內與各家公司合作，由政府機構和商業公司組成的團隊將結合私營部門的快速創新與政府的專業經驗。預計將在2021年初選定其中一到兩家最成熟的設計方案予以資助。

「門戶」月球軌道空間站也是NASA認定的可持續月球探索的關鍵組成部件，NASA將在2023年用一枚火箭將組合體一次發射入軌。

2020年1月，NASA載人探索與運行任務部（HEOMD）特許了一項針對載人登月活動的計劃狀況評估，審評了「阿爾忒彌斯」整體架構，要素包括管理和集成、進度風險、技術風險、計劃周密性等。結果表明，載人重返月球的進度在很大程度上取決於新技術的成熟度。

阿爾忒彌斯第一階段

目前，NASA「空間發射系統」（SLS）火箭和「獵戶座」載人飛船的研製和試驗已具備將航天員送入月球軌道所需的基礎。2021年，首批CLPS商業有效載荷將運抵月面；阿爾忒彌斯-1任務為上述火箭和飛船組合體的無人繞月試飛任務，期間將部署13顆立方體衛星。阿爾忒彌斯-2任務為載人繞月試飛任務，將把4名航天員送入月球環境，持續約10天，整體飛行方案類似於阿波羅8號任務。

NASA將在2024年執行阿爾忒彌斯-3載人登月任務。「獵戶座」飛船將運送4名航天員進入月球軌道，之後使用能與「獵戶座」飛船直接對接的著陸器轉移到月球表面。同時，NASA保留了與「門戶」對接的靈活性。航天員將穿著NASA的新型「探索艙外移動裝置」（xEMU）航天服進行大約為期一周的月面探索，然後乘「獵戶座」飛船返回地球。

報告表明首次載人登月任務的確切著陸點取決於包括具體科學目標和發射日期在內的若干因素。除先前勘測結果，NASA還將利用CLPS計劃獲得更多月面數據，以供其確定其他載人探索區域；將預先部署一些儀器和設備，供人類航天員登月時使用。除了2名航天員（其中包括一名女性航天員），著陸器還將攜帶100kg科學儀器和設備降落在月面，目標是返回35kg月壤和月巖樣品。在月面活動期間，航天員將居住在上升飛行器的座艙內，月面考察結束時，航天員利用該飛行器返回月球軌道。阿爾忒彌斯-3任務期間至少進行兩次月面艙外活動，但如果載人著陸系統質量能降低到允許範圍內，其目標是進行四次艙外活動。據估計，從2021財年到2025財年，阿爾忒彌斯第一階段總共將需要279.7億美元。

阿爾忒彌斯第二階段

航天員將乘坐「獵戶座」飛船抵達「門戶」。為實現可持續探索，NASA將利用多年來對關鍵系統的投資，同時培養新的合作夥伴關係。在「門戶」上，航天員將能夠進行科學研究並由此下降到月面。NASA將與「阿爾忒彌斯」供應商合作，確保太空飛行器按照國際互操作標準建造，儘可能多地使用可重複使用的組件。設計了可擴展的月球通信和導航架構（LunaNet），使月面無人著陸器、月球車和航天員都擁有與地球上類似的網絡接入能力，通過繞月中繼衛星將數據回傳地球，接收關於太陽耀斑的實時警報，支持定位、導航和授時服務。

「國際空間站」合作夥伴亦期待與美國在月球軌道上開展合作：加拿大航天局（CSA）將為「門戶」提供先進機器人；ESA將交付國際居住艙（iHab）及可提供額外通信能力的ESPRIT艙，部署科學有效載荷和立方體衛星的科學氣閘艙，並為「門戶」補加燃料；日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）計劃提供居住艙部件和後勤補給；俄羅斯航天國家集團（Roscosmos）也表示有興趣在「門戶」上進行合作。此外，在月球表面和地月空間進行的活動通常是NASA擴大其全球夥伴關係的絕佳機會，重點是新興的空間機構。

規劃中的基地設施包括月球地形車（LTV）、可居住移動平臺（加壓月球車）、月球基地居住艙、電力系統及原位資源利用系統。月球資源開發和利用能力也是NASA近期投資的重點。

以上不斷積累的能力對於建立月球長期探索能力及為載人火星探索做準備至關重要。