01. 再現(xiàn)載人登月榮光——阿爾忒彌斯任務
01. 再現(xiàn)載人登月榮光——阿爾忒彌斯任務
NASA的SLS火箭位于39B發(fā)射臺
在1972年傳奇性的土星五號將阿波羅17號送入月球以后，時隔50年后，NASA再次推出更加強大的SLS火箭，進行一次關鍵的、姍姍來遲的試驗飛行任務，將不載人的獵戶座飛船送入月球軌道，進行為期42天的環(huán)月飛行。
發(fā)射任務：阿爾忒彌斯一號
發(fā)射日期：2022年11月16日 06:47（UTC）
發(fā)射地點：肯尼迪航天中心39B發(fā)射臺
發(fā)射火箭：SLS火箭
發(fā)射載荷：獵戶座飛船 + 10顆立方星
SLS 火箭是美國宇航局有史以來開發(fā)的最強大的發(fā)射裝置。SLS火箭的四個液體燃料——航天飛機主發(fā)動機——RS 25發(fā)動機和兩個諾斯羅普 · 格魯曼公司制造的固體火箭助推器，將產(chǎn)生880萬磅推力，比美國宇航局阿波羅計劃的土星5號火箭的推力高了將近15% 。目前版本的SLS火箭可以將95噸載荷送入近地軌道，將27噸的載荷送入月球軌道。未來的SLS 1B 和SLS 2火箭，能夠?qū)?8~47噸的載荷送入月球。
本次發(fā)射的載荷包括獵戶座飛船和一些立方星。
獵戶座飛船將飛越月球，進入一個遙遠的逆行軌道，與月球表面平均距離超過70,000公里。
假設阿爾忒彌斯1號任務于8月29日起飛，獵戶座飛船將在太空中停留42天，然后于10月10日返回地球，在圣地亞哥以西的太平洋進行降落傘輔助濺落。
阿爾忒彌斯1號是一個不載人的試驗飛行。如果本次不載人試飛順利，NASA將在2024年用SLS遙二火箭發(fā)射阿爾忒彌斯二號任務，在阿爾忒彌斯二號任務中SLS/獵戶座將四名宇航員送往環(huán)月軌道。而第一位登月的女性宇航員和第一名黑人宇航員將在2025年或2026年在月球南極著陸。在那之后，NASA 打算發(fā)射一系列持續(xù)的阿爾忒彌斯任務，每年將宇航員送往南極地區(qū)進行研究，并在永久陰影的隕石坑中尋找冰沉積物，未來的宇航員可以將這種資源轉(zhuǎn)化為火箭燃料、空氣和水。
NASA計劃在2025財年前為阿爾忒彌斯計劃投入930億美元。根據(jù)估算，完成SLS火箭和獵戶座飛船一次發(fā)射的成本為41億美元。
02. 獵戶座飛船與假人模型
美國宇航局的獵戶座(Orion)飛船上，三個裝有儀器的人體模型被綁在座位上，一起隨太空發(fā)射系統(tǒng)(Space Launch System)火箭發(fā)射升空。這三個人體模型將幫助工程師評估未來宇航員登月旅行的體驗。
這張8月3日的照片展示了阿爾忒彌斯1號任務的三個假人之一，它被稱為“指揮官穆尼金 · 坎波斯”，拍攝于獵戶座乘員艙內(nèi)。穆尼金 · 坎波斯身穿橙色宇航服，與未來阿爾忒彌斯任務中宇航員在發(fā)射和重返大氣層時穿的是同款的。
這套宇航服的設計目的是為宇航員提供長達6天的生命維持能力，如果獵戶座飛船在飛行中失去艙內(nèi)壓力，宇航員可以通過這套宇航服獲得氧氣、保溫和其他維持生命的功能。這將給獵戶座飛船足夠的時間從月球附近緊急返回地球。
穿著宇航服的人體模型被命名為“指揮官穆尼金 · 坎波斯”，以紀念負責阿波羅登月艙電氣系統(tǒng)的工程師阿圖羅 · 坎波斯。他的專業(yè)知識幫助阿波羅13號宇航員將登月艙作為返回地球的救生艇。
德國領導的輻射實驗(Matroshka AstroRad Radiation Experiment ，MARE)的一部分，兩個女模特—— Helga 和 Zohar ——配備了輻射探測器，Zohar 穿著輻射防護背心，以確定其前往月球途中的輻射風險。這張照片顯示了獵戶座乘客座位上的兩個人體模型。防輻射背心是由以色列航天局和一個部門提供的。
這些人體模型安裝了數(shù)千個傳感器來測量獵戶座飛船從地球到月球和返回途中的加速度、振動和輻射水平。這兩個女性身體的模型—— Helga 和 Zohar，是由環(huán)氧樹脂制成的。輻射與樹脂材料之間的相互作用方式類似于輻射對人體骨骼、組織和器官的影響。除了男性和女性在生物效應方面的差異之外，還將區(qū)分對不同的身體器官的影響，比如大腦和子宮。
據(jù)美國宇航局稱，獵戶座飛船上的宇航員在發(fā)射過程中預計將經(jīng)歷2.5倍的重力，在重返大氣層時預計將經(jīng)歷4倍的重力。
03.10顆立方星
10顆立方體衛(wèi)星搭乘NASA的太空發(fā)射系統(tǒng)SLS火箭進入太空深處，旨在對月球、太空天氣和小行星有新的發(fā)現(xiàn)。
但是，這些小型航天器在火箭內(nèi)存放超過了一年，在發(fā)射時他們的電池只有部分電源，留下了一些隱患。
10顆立方星安置在SLS火箭環(huán)形適配器上，適配器位于SLS火箭獵戶座飛船下方。美國宇航局利用新型重型火箭的過剩能力來發(fā)射小型立方體衛(wèi)星，這種小型航天器在靠近地球的近地軌道上數(shù)量很多，可支持遙感和通信任務?？茖W家們渴望使用相對便宜的立方體衛(wèi)星來執(zhí)行離地球更遠的任務。
獵戶座飛船將在升空后兩個多小時從 SLS 的上面級部署，然后立方體衛(wèi)星將在接下來的幾個小時里一個接一個地從上面級分離。
從去年的7月份開始，10顆立方星就已經(jīng)部署在SLS火箭的適配器里面。當時，阿爾忒彌斯一號的計劃發(fā)射日期為2021年年底或2022年年初。目前超過半年多的延遲，不得不讓人擔心立方星的電池充電問題。
10顆衛(wèi)星中5顆已經(jīng)重新充電。另外的五顆由于設計和使用限制沒有重新充電。準備SLS火箭具備發(fā)射狀態(tài)，顯然比給這幾顆立方星衛(wèi)星充電更重要。
這些立方星在發(fā)射之后，理論上可以有足夠的電量維持一定壽命；在部署后，可以在太陽照射下充電。但是由于立方星的成本相對較低，他們的冗余水平較差，故障率相對較高，有幾顆衛(wèi)星無法完成任務的話也在期望之中。
最初在2016和2017年，NASA為第一次SLS飛行選擇了13個立方星任務。NASA當時預計SLS火箭將在2018年首飛。有三顆衛(wèi)星面臨問題使它們無法趕上SLS火箭的首飛。
阿爾忒彌斯任務的十顆小衛(wèi)星如下：
①生物哨兵/BioSentinel：:這個項目由美國宇航局在加利福尼亞州的NASA埃姆斯研究中心領導，將調(diào)查深空輻射對生物體的影響。立方星在微流控卡上攜帶干酵母細胞，這使得微生物在生物哨兵到達外太空后可以重新水合。
②月球冰立方/Lunar IceCube: 這項任務由肯塔基州的摩海德州立大學領導，將使用紅外光譜儀繞月球軌道運行，以研究月球表面和外層空間中水和有機分子的存在。這顆衛(wèi)星在發(fā)射前沒有重新充電。
③NEA Scout: 任務將部署一個太陽帆，引導自己與一顆小行星進行近距離飛越。這個小型航天器是由美國宇航局的噴氣推進實驗室和馬歇爾太空飛行中心開發(fā)的。
④月球氫圖/LunaH-Map: 據(jù)美國宇航局稱，由亞利桑那州立大學(Arizona State University)開發(fā)的月球極地氫圖繪制器將繪制整個月球南極的氫含量，包括永久陰影區(qū)域的高分辨率圖像。這顆衛(wèi)星在發(fā)射前沒有重新充電。
⑤CuSP: 研究太陽粒子的立方體衛(wèi)星(CuSP)將在行星際空間環(huán)繞太陽運行。由西南研究所開發(fā)的 CuSP 將觀測到粒子和磁場在到達地球之前從太陽流出，在那里它們可以觸發(fā)地磁風暴和其他空間天氣事件。這顆衛(wèi)星在發(fā)射前沒有重新充電。
⑥月球紅外線/LunIR:由洛克希德 · 馬丁公司開發(fā)的月球紅外線成像飛行任務將飛越月球，收集月球表面的熱成像。這次任務還將在深空演示立方體衛(wèi)星技術(shù)。這顆衛(wèi)星在發(fā)射前沒有重新充電。
⑦邁爾斯團隊/Team Miles:這顆私人開發(fā)的立方體衛(wèi)星將在外太空測試微型等離子推進系統(tǒng)。邁爾斯團隊任務是邁爾斯空間公司（Miles Space）和流體與理由有限責任公司（Fluid & Reason LLC）這兩家位于佛羅里達州的公司合作開發(fā)的。這顆衛(wèi)星在發(fā)射前沒有重新充電。
⑧均衡/EQUULEUS: The EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U 的航天器將前往月球背面以外的地球-月球L2點。這項任務由JAXA和東京大學共同開發(fā)，將對地球的等離子體層進行成像，觀察對月球遠端的撞擊，并演示在月球附近進行低能量軌道控制機動。
⑨OMOTENASHI：由JAXA和東京大學共同開發(fā)的 NANO 半硬質(zhì)撞擊任務展示的先進月球探測技術(shù)，將嘗試使用固體火箭發(fā)動機在月球表面進行“半硬”著陸。
⑩ArgoMoon：這次任務將使用一顆小型衛(wèi)星，在從獵戶座階段適配器部署后，圍繞 SLS 上面級進行近距離機動。ArgoMoon 由意大利航天局與意大利 Argotec 公司合作提供，將提供高分辨率的上面級圖像或視頻。
