時隔半個多世紀之後,美國將在2024年再次派出太空人登陸月球,使人類的太空探索事業再向前邁出重大的一步。為什麼這樣說呢?因為美國此次的載人登月計劃並不是1972年之前的阿波羅計劃的簡單重複,而是有著本質的區別。
用一句話來說,美國的阿爾忒彌斯計劃並不是簡單地將太空人送上月球,而是要在月球上建立永久或半永久的太空基地,為未來登陸火星及其它深空探索任務創造條件。
根據阿爾忒彌斯計劃,美國在2024年進行載人登月的時候,在月球上的著陸點選擇了月球南極地區。這是因為最近幾年的月球探索發現,在月球的南極和北極地區可能存儲著大約4.5億噸固態水。果真如此的話,如果在附近地區建立月球基地,美國太空人可方便就近採集冰塊,解決飲用水和生活用水問題,利於人數較多的太空人隊伍長期在月球基地停留。條件成熟以後,還可以利用這些冰塊製造液氫和液氧,為未來進一步深空探索任務提供燃料。
當然,與阿波羅系列任務選擇在月球赤道附近的平坦地區著陸不同,要想在月球南極地區順利安全著陸並建立月球基地,面臨的問題更複雜,挑戰也更大。
因此,美國航空航天局將阿爾忒彌斯登月計劃分成了三個部分,並將循序漸進地分階段,逐步實施。
阿爾忒彌斯計劃的三個組成部分分別是:
一、美國將首先建立一個被稱作「門戶」的月球軌道空間站。該空間站將會設立多個與飛船連接的對接口,甚至還將設立一個可供太空人休息與「候船」的載人艙,可以看做是太空人往返月球與地球之間的中轉站。一家名叫馬克薩爾科技公司的美國企業已經為「門戶」空間站建造了一座功率為50千瓦的高功率太陽能驅動器,作為月球軌道空間站的動力系統和驅動裝置。美國航空航天局計劃在2022年利用商業火箭將這一裝置送入月球軌道。
二、往來地球與「門戶」空間站之間的火箭和太空飛船。美國航空航天局自己建造的「獵戶座」太空飛船,目前正在組裝和測試,一切進展順利。與阿波羅系列任務所使用的飛船相比,「獵戶座」太空飛船的內部空間大了整整2.5倍,可搭載更多的飛行員和物資。但是,航空航天局與波音公司聯合研發的新型重型運載火箭,「太空發射系統」,進展並不順利,目前正在進行一系列的最後測試,4個助推火箭發動機預計將在今年秋季進行點火測試,2021年實現首次發射。該型火箭的近地軌道運載能力只有70噸,遠不及當年的土星5號。這也可能體現了阿爾忒彌斯計劃在理念和模式上與阿波羅計劃已經有了本質的不同。
三、往返「門戶」軌道空間站與月球表面的「擺渡車」。該套系統可多次重複使用,大大降低了成本。其設想是,「運輸設備」將太空人送入低月球軌道,然後,太空人將搭乘「下降設備」降落至月球表面。待到任務完成後,太空人將搭乘「上升設備」,直接返回「門戶」軌道空間站。目前已有10多家美國公司合力研發這套載人登月系統,但具體成果還未見公開報導。
美國的長遠目標是,在2030年以前建成永久或半永久性的、可自持的月球探索基地。但要實現這一目標,還有很長的路要走。
阿爾忒彌斯1號計劃在明年,也就是2021年發射升空。這將是「太空發射系統」與「獵戶座」飛船首次合體發射。這次發射不會搭載太空人,但飛船會繞月飛行,測試飛船的性能、生命維持系統和通信導航能力。
阿爾忒彌斯2號將在2023年發射升空。這將是一次飛船會合、接近與對接的試驗驗證任務。此次任務將會搭載太空人,但不實現載人登月。在飛船與火箭分離後不久,太空人將在短暫的低溫推進階段,手動操縱「獵戶座」飛船的飛行,測試並評估飛船在會合、接近與對接階段的可操作性以及相關軟、硬體的性能。
阿爾忒彌斯3號任務將在2024年實施。太空人將搭乘新型載人登月系統直接在月球表面著陸或先與「門戶」軌道空間站對接,檢查登月系統,補充後勤補給,然後再搭乘載人登月系統降落至月球表面。太空人在月球表面將停留7天之久,他們將採集樣品並完成一系列科研任務。
阿爾忒彌斯4號及以後的登月探索任務,太空人必定會首先進入「門戶」月球軌道空間站。在那裡,兩名太空人將停留在空間站內,另外兩名太空人將下降到月球表面進行科研探索和月球基地的建設。根據美國航空航天局的計劃,在後續任務中,美國將逐步建立和擴大名為阿爾忒彌斯的月球基地,為以後更多人員在月球表面更長時間的停留和工作,為在更大的範圍內探索、研究、開發月球資源創造條件。
綜上所述,美國的阿爾忒彌斯登月計劃有三點值得人們關注:首先,這是一項野心勃勃的長期計劃,是未來登陸火星和其它深空探索任務的基礎和有機組成部分。其次,這項計劃的完成,美國將依賴和利用國際夥伴關係、無人系統和人工智慧。最後,美國在月球建立永久或半永久性的基地,目的並不只是科研,它更多考慮的是經濟利益。美國會率先開發並掠奪月球資源。