阿尔特弥斯任务：再次带我飞向月球

阿尔忒弥斯计划

人类最后一次踏上月球是在 1972 年 50 月，距今已有 1970 多年。这一事实一直让太空爱好者感到失望，尤其是考虑到 XNUMX 世纪 XNUMX 年代似乎等待着我们的太空探索雄心勃勃、光明的未来。

来源: 阿波罗 11 号 太空

但预算削减、技术限制以及冷战的结束已经叫停了载人航天计划，目前前往太空最远距离的人类仍停留在地球轨道上的国际空间站，而国际空间站本身很可能很快就会退役。

幸运的是，新一轮太空探索浪潮即将到来，新一轮太空竞赛也正在升温。SpaceX 等公司的进步大大降低了进入轨道的成本，而中国作为世界强国的崛起也推动了这场竞赛，中国积极与美国及其盟友竞争建立月球基地甚至火星基地。

正是在这样的背景下，美国宇航局与各航天机构共同设计了以希腊月亮女神命名的阿尔忒弥斯任务。

该计划的长期目标是在月球上建立永久基地，以进一步实现地外制造的可能性并为人类登陆火星提供便利。

然而，该项目的历史并不顺利，过去曾多次被推迟，而且很可能还会有更多的推迟，在结束之前可能会在某些方面进行彻底改革，特别是其火箭发射器 SLS。

尽管如此，在包括埃隆·马斯克在内的特朗普政府的领导下，以及“让美国再次伟大”的总体目标下，很明显，在这场新的太空竞赛中取得成功，不仅关乎科学和工程进步，也关乎国家自豪感。

并非阿波罗计划的重复

阿尔特弥斯计划由一系列相互依存的独立任务组成。这样做是为了逐一测试每项关键技术，最大限度地提高成功率和宇航员的安全，同时建设长期驻扎月球所需的基础设施。

这与阿波罗任务的精神截然不同，阿波罗任务都是为短暂的访问而设计的， 最长的一次是阿波罗 75 号的 17 小时，主要是为了国家声誉和收集岩石样品。

阿尔忒弥斯计划是一项庞大的国际项目，涉及美国、加拿大、欧盟、英国等许多国家。 阿耳emi弥斯协议.

来源: 美国航空航天局

《阿尔忒弥斯协定》致力于和平、透明的月球探索，其原则包括互操作性、紧急援助、避免项目间干扰、及时公开发布科学数据以及保护太空遗产。

为什么要留在月球上？

除了在月球上停留的科学兴趣，可以更深入地了解地球唯一的天然卫星之外，人类在月球上半永久或永久居住还有许多实际原因。

测试有效的方法

首先，这里是测试永久离地定居点的绝佳地点。由于距离地球很近，因此比在火星等更远的行星上运送更多货物更容易，而且成本更低。

如此短的距离也意味着任何紧急补给或救援工作只需飞行 3 天，而不是几个月或几年。因此，鉴于 Artemis 计划将部署许多尚未证实的技术和概念，计算万一出现问题时快速干预的可能性是有意义的。

前往火星的垫脚石

一旦在月球上建立起持续停留的机制，就可以考虑实施更雄心勃勃的计划，比如人类首次登陆火星。由于距离火星还有 6-18 个月的时间，因此在月球上学到的所有经验教训对于避免这颗红色星球发生灾难性失败将具有极其宝贵的价值。

重型设备登陆月球还将为如何在太空中移动比阿波罗任务所需大几个数量级的设备提供重要见解。

来源: “新科学家”

最后，月球资源可能成为前往火星的宇宙飞船的重要燃料甚至原材料供应。

原地资源开发

月球是一颗巨大的行星，其成分与地壳非常相似。月球最深处的陨石坑中可能还隐藏着大量的冰，蕴藏着重要的水资源。 2020 年，美国宇航局的一颗卫星发现了大量水资源 位于月球永久阴影区域。

来源: 美国航空航天局

因为月球引力只有1/6^th 地球的体积比地球大，从月球上运载材料就容易得多。因此，生产氢氧燃料，或用于火星旅行的防辐射水，从月球上获取可能比从地球上运载更容易、更便宜。

然而，这些资源的远程开发可能很复杂，直接人工操作的采矿作业更有可能。

从长远来看，月球风化层是最有趣的，它富含铝、镁、铁、硅酸盐和氧气。

来源: 人类未来主义

这些矿产资源可以构成月球制造系统的基础，其中大部分卫星和行星际飞船，包括太阳能电池板，都是在月球上建造的，而来自地球的高科技部件则是后来添加上去的。

这种制造能力也可能成为大规模轨道太阳能电池板发电系统的基础，正如我们在“太空能源解决方案带来无尽的清洁能源“。

最后，月球上富含氦-3，这是一种稀有元素，可以使商业核聚变更容易实现，如果 ITER 青睐的氚-氘聚变方法被证明不切实际 (点击链接查看关于这个大型项目的完整文章).

美国宇航局已经在为现场资源开发做准备，特别是利用一系列机器人探测器： 月球侦察轨道器 以及几颗用于地下水探测的月球立方体卫星， 极地探索车挥发物调查 （VIPER）用于水量评估， 月球陨坑观测与传感卫星 （LCROSS）用于研究月球风化层成分，甚至还有火星氧气原位资源利用实验（MOXIE）用于研究火星上的氧气生产。

众多阿尔忒弥斯任务

阿蒂米斯1

Artemis 1 于 2022 年底进行，是一次持续 25 天的无人月球飞行测试。

这是SLS火箭的首次发射。SLS是一种不可重复使用的火箭，其尺寸和有效载荷与阿波罗的土星五号火箭相似。您可以观看NASA的这段视频，了解阿尔忒弥斯任务的设计概况：

Artemis 号不仅是为了测试 SLS，还为了测试 78,000 磅（35 吨） 猎户座飞船，它将在阿尔特弥斯计划的剩余部分中将宇航员送往月球。在这次任务中，配备传感器的人体模型将代替机组人员，记录加速度、振动和辐射水平。

阿尔忒弥斯 1 号的测量结果显示，虽然辐射暴露量会因猎户座内部位置的不同而有所差异，但该航天器可以在月球任务期间保护其机组人员免受潜在危险的辐射水平的影响。

来源: 美国航空航天局

猎户座飞船包含一个发射中止系统，如果 SLS 飞船在进入轨道的过程中出现问题，该系统将允许宇航员返回地球。

然后，它被划分为可容纳 4 人的乘员舱（可居住长达 21 天）和欧洲制造的服务舱（其中包含推进器、热控制和太阳能电池板产生的电力）。

来源: 美国航空航天局

阿蒂米斯2

现已推迟、原定于2026年2月进行的阿尔忒弥斯XNUMX号任务将是该计划的首次载人飞行。此次任务的总体目标是全面测试猎户座系统是否载人，并测试机组人员界面、制导和导航系统。

来源: 美国航空航天局

它将搭载 4 名宇航员，其中 3 名美国人和 1 名加拿大人，进行为期 10 天的往返月球轨道飞行并返回地球。其中维克多·格洛弗将成为首位绕月飞行的黑人宇航员。

所采用的轨道将飞到月球以外 4,600 英里的地方，因为这种更复杂的路径将节省燃料，利用地球引力将其拉回。

来源: 探索深空

机组人员将穿着新型太空服，以抵御地月环境中更高的辐射水平。

来源: 美国航空航天局

阿蒂米斯3

此次任务将是该计划的第二次载人飞行任务，也是首次将宇航员登陆月球，打破了自上次登月以来长达 50 多年的纪录。

升空将使用 SLS（前往月球的猎户座火箭），着陆将由 SpaceX 的载人着陆系统 (HLS)（星际飞船火箭的一种变体）完成，然后随其返回轨道。

在宇航员投入使用之前，HLS 将进行一系列测试，之后 SpaceX 将进行至少一次无人驾驶演示任务，将 Starship 降落到月球表面。HLS 概念要求 Starship 在地球轨道上进行加油，以便在前往月球时保持满油状态。

来源: 美国航空航天局

宇航员将前往月球南极寻找水源，研究月球表面，并学习如何在地球以外的世界工作。

它还将测试太空行走系统和地面服等技术，这些技术将比阿波罗时代的宇航服具有更强的机动性。此次探索将在月球南极进行。

在月球表面探索期间，猎户座飞船将停留在一条细长的月球轨道上，机上将搭载 2 名宇航员中的 4 名。

来源: 美国航空航天局

从长远来看，杰夫·贝佐斯的蓝色起源设计的另一个着陆系统可以维持月球任务。

来源: 美国航空航天局

阿蒂米斯4

阿尔忒弥斯4号计划是永久定居月球的目标开始成形的起点。其中至关重要的一点是人类首个月球空间站——月球门户。

Gateway 将由 7 个主要模块组成，猎户座将连接到这些模块：

• 由阿拉伯联合酋长国提供的用于进行太空行走的乘员和科学气闸舱。
• Lunar-I-Hab 配备生活区和生命支持系统，由欧洲航天局 (ESA) 和日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 提供。
• HALO，由欧洲航天局提供，是宇航员的居住区和月球链路，用于与月球表面进行高速电信通信。
• Lunar View，也是由欧空局制造的，配有货舱空间和大窗户。
• 动力和推进系统包括来自太阳能电池阵的 60kW 电力，这是航天器有史以来产生的最大电力。
• 后勤舱用于空间站内外的货物运送和未来科学实验，它将以 SpaceX 的 Dragon XL 为基础，并进行优化，以便将超过 5 公吨的货物运送到月球轨道上的 Gateway。
• 加拿大还将提供机械臂 Canadarm3，该机械臂可以移动到空间站的不同位置。

来源: 美国航空航天局

动力和推进元件 (PPE) 将由 玛莎以及诺斯罗普·格鲁曼公司建造的居住和后勤前哨（HALO） (NOC -1.81％) 两艘飞船都将首先由SpaceX猎鹰重型火箭发射。

它们将花费大约一年的时间前往月球轨道，利用高效的太阳能推进系统以及地球、月球和太阳的引力到达目的地。

随后，Artemis 4 号将把载人猎户座飞船和月球 I-Hab 门户带入月球轨道，并与 HALO 模块对接。

椭圆形的 轨道 将提供进入月球北极和南极地区的通道。

阿尔忒弥斯 4 号的部分机组人员将随 HLS 登陆月球，进行实地地质调查、部署仪器、收集样本，之后所有机组人员将随猎户座飞船返回地球。

来源: 探索深空

Artemis 4 号计划要到 2028 年才会启动，考虑到该计划的多次延期以及 Artemis 3 号计划仅在两年前制定，而且需要一年时间才能将前两个模块送入月球轨道，因此实际启动时间会晚一些。

门户对于载人探索的未来至关重要，原因有几个。首先是它的主要目标，作为月球探索的支撑、中继、资源储存和栖息地。通过提供附近的支撑结构，它将使月球活动更加安全、高效。目前，计划在月球上进行为期 6 天的任务。

第二个原因是，月球门户不仅是通往月球的门户，也是通往火星的门户。这将使其成为一个航路点，在这里可以储存来自地球或月球的材料，聚集船员，发射飞船。

“我们所在的位置可以让整个载人飞船上来，并作为前往火星的发射点。

因此，网关的重点在于拥有一个非常强大的架构，该架构可以以多种不同的方式进行修改，用于多种不同的事情。”

Debra Ludban – 美国国家航空航天局 (NASA) 网关车辆系统集成经理

Artemis 5 及以后

Artemis 5 将会添加其他缺失的模块。

此次人类登陆月球，还将携带非加压月球车，大大提升宇航员在月球表面探索和运送物资的能力。

目前，NASA 正在考虑在月球表面部署两种类型的车辆：月球地形车（非加压）和加压月球车。加压月球车将作为移动基地，使宇航员能够在更长时间内往返于基地营地。

来源: Space.com

从长远来看，日益永久的月球基地将需要电力供应。即使在极地地区，由于月球表面28天的昼夜循环，处理太阳能也有些棘手。

相反，NASA 正在研究核能， 裂变表面功率 项目。NASA 正在与美国能源部 (DOE) 和工业界合作设计这种裂变发电系统，该系统将从四个 40 千瓦的装置提供至少 10 千瓦的电力。这也可能成为未来火星基地电力供应的基石。

来源: 美国航空航天局

阿耳忒弥斯的挑战

SLS 还能正常工作吗？

像 Artemis 这样的项目必然会遭遇一些技术问题和组织挑战。但有几点问题更为严重。

主要问题是 SLS 发射装置。从设计理念和运载能力来看，它被设计成旧土星 5 号的准复制品。如果不是 SpaceX 在过去 10 年取得的巨大进步，它将被认为是一枚令人印象深刻的火箭。

与此同时，出于安全和政治原因，NASA 显然不愿意进一步依赖 SpaceX。因此，SLS 主要由联合发射联盟、波音公司等传统航天公司建造。 (BA -0.72％) & 洛克希德·马丁太空公司 (LMT -1.24％) 合资公司 Aerojet Rocketdyne 和 Northrop Grumman (NOC -1.81％).

来源: 冲动的

然而，SLS 火箭造价昂贵，实际上非常昂贵，单次发射成本高达 2 亿美元。目前来看，无论 SpaceX 的星际飞船造价如何，SLS 火箭的成本都要高得多，单次发射成本可能高达后者的 10 到 20 倍，尽管有效载荷较差，但 SLS 火箭还是消耗了 Artemis 的大部分预算。

当然，当 SLS 于 2011 年开始研发时，没有人会押注 SpaceX，但时代变了。

而且似乎 波音公司已开始为取消 SLS 做准备尤其是在埃隆·马斯克主导的美国政府正在寻求低效支出的情况下。这对波音的航天部门来说将是又一次失败。 星际客机坠毁事件后.

即使存在明显的利益冲突，也很难说 SLS 是一种在可重复使用火箭成为常态之前的旧时代的发射器，而且尽管 SpaceX 处于领先地位，但像 Rocket Lab 这样的公司 (RKLB -7.47％) 或蓝色起源 最终将为可重复使用火箭领域带来必要的竞争.

与此同时，SLS 飞行可靠，而 Starship 仍无法做到这一点，这已经减慢了 Artemis 3 的速度。

因此，目前尚不清楚等待星际飞船的低成本是否值得进一步推迟，或者暂时坚持使用 SLS 是否是更好的选择，因为 NASA 已经在等待星际飞船了……

而中国航天员登陆月球的可信承诺也笼罩着这场争论……

任务设计

Artemis 计划以SLS为基础，计算了巨额的发射成本，并做好了月球探索的准备。

如果发射成本进一步下降，或许应该重新考虑月球基地和月球门户的规模。要么使用更大的模块，要么使用更多的模块，甚至可以考虑将重型设备转移到月球上，比如小型挖掘机和将风化层变成砖块的机器。

在这种情况下，核反应堆的设计也应该扩大，从微型反应堆升级为更标准的小型反应堆。

另一个选择是将星际飞船由超固体不锈钢燃料箱制成的巨大体积改造成居住舱，特别是因为阿尔忒弥斯计划已经需要掌握星际飞船到星际飞船的在轨燃料转移技术。

总体而言，尽管阿尔忒弥斯计划最初看起来是美国宇航局自 1972 年以来最雄心勃勃的计划，但考虑到星际飞船和新格伦号等运载火箭的能力和价格，重新考虑阿尔忒弥斯计划可能会使该计划的第一个版本相比之下显得平淡无奇。

Artemis 技术进步

太空技术

忽略关于使用哪种发射器的争论或批评者对延迟的评论，阿尔忒弥斯计划很可能会取得巨大的技术进步，就像阿波罗计划一样。

第一部分是为超重型运载火箭提供激励和稳固的市场。目前看来，星际飞船似乎最有可能从中受益，但其他公司可能会参与第 6 次及以后的阿尔特弥斯任务的补给和宇航员运输的竞争，目前已考虑了多达 13 次阿尔特弥斯任务。在大多数情况下， 可重复使用的火箭 可能是可行的方法。

能源生产，从太阳能卫星到微型 核反应堆 还将从正在开发的技术中取得进步，为月球门户和月球基地提供动力。

材料科学与小工具

太空计划往往在人们看不见的地方创造了一些在现代世界中很常见的材料，例如记忆泡沫（用于飞行员座椅）、烟雾探测器、隔离气凝胶、铝箔毯、防火服、防刮玻璃和微型相机。

研制新型防辐射舒适太空服、月球太空栖息地以及处理磨蚀性月球尘埃的空气过滤器的努力也可能会取得意想不到的回报。

3D打印

这项技术目前已用于制造SpaceX和Rocket Lab火箭的发动机。它很可能也会在月球上大规模部署，因为生产用于维修的新部件比从地球运送要简单得多。

增材制造是 迅速成为地球上的制造业革命，并且很可能通过 NASA 等组织资助来获得巨大进步，从而使该技术变得更加强大。

对于这个问题， 3D打印建筑 利用月球风化层建造的月球基地，也极有可能成为建造可容纳2-4人以上月球基地的方案。任何能够应对月球高真空环境以及极低和极高温度的技术，都很可能适用于地球上的施工现场。

空间基础设施

通过学习如何在月球上生活并利用其资源，我们正共同迈出第一步 建设许多其他项目所需的未来太空基础设施。

这包括管理小行星采矿或大规模生产太阳能卫星所需的条件。甚至可能包括如何在月球上大规模生产太阳能电池板以将电能传回地球。

这也将创造对先进太空技术的巨大需求，从而降低成本。降低轨道成本将创造太空旅游等新市场，进一步创造规模经济。

结语

阿尔忒弥斯 (Artemis) 独自重启了一场新的太空竞赛，并让美国重新走上了让人类（和女性）登上月球的道路。

它的目标远超阿波罗计划，包括更长时间的月球探测、长期永久驻扎以及积极探索月球资源的开发利用。因此，它或许会被铭记为人类真正意义上的太空文明的开端，其意义不亚于尼尔·阿姆斯特朗的第一步，甚至有过之而无不及。

然而，该项目已酝酿数十年，其设计也体现了这一点。私营公司在发射领域的创新以及可重复使用火箭的研发已经证明，用更少的预算可以实现更多目标。

因此，在预算危机和政府支出改革时期，为了提高效率，将阿尔特弥斯计划推迟几年并非不可能。并因此实现更加雄心勃勃的目标。

Artemis 关联公司

洛克希德·马丁公司

洛克希德·马丁公司是世界上最大的航空航天和国防公司之一，我们在 2025 年 XNUMX 月的“洛克希德马丁 (LMT) 聚焦：国防和航空航天领域的领导者“。

简而言之，这就是 黑鹰直升机 或 F-16 以及先进的设备，如 F-35 , 飞行雷达飞机 或后勤飞机，如 C-5星系 & C-130J超级大力士.

来源: 洛克希德·马丁公司

它也是美国军方一些最重要导弹系统的生产商，例如 日本航空自卫队, 标枪, ATACMS和 HIMARS由于乌克兰冲突导致库存耗尽，对石油的需求量极大。

它也是海军等反导防御系统的重要供应商 AEGIS 和 THAAD （末端高空区域防御）针对弹道导弹。

来源: 洛克希德·马丁公司

然而，武器并不是该公司的全部业务。洛克希德是猎户座飞船设计、开发测试和生产的主要承包商，这可能是整个阿尔特弥斯计划中最没有争议的部分。这包括 木卫四，一款语音控制人工智能辅助系统，与亚马逊的 Alexa 合作 (AMZN +2.56% )，其中还包含与思科合作进行的 Earth 视频聊天支持测试 (CSCO +0.81% ).

来源: 洛克希德·马丁公司

通过使用星际飞船更便宜、更频繁的发射，该计划最终是否会扩大规模，这也可以促进猎户座的产量。

也与阿尔忒弥斯有关， 洛克希德公司宣布已完成月球太阳能电池阵列原型的关键测试 可以在月球南极发挥作用。然而 输给莱多斯 (LDOS -1.57％) 阿尔忒弥斯 (Artemis) 火星探测车计划的项目。

该公司还积极参与其他太空计划，例如 GOES-R 气象卫星、小行星样本的收集 OSIRIS-REX、木星探测器 朱诺，可穿戴辐射防护背心 天文学家,

总体而言，从关键军事系统到同样重要的太空飞行器和项目，洛克希德·马丁公司处于美国创新的前沿，似乎比许多大型国防承包商竞争对手保持着更强劲的优势。从长远来看，该公司应该会从阿尔特弥斯计划的后续迭代以及许多其他深空和火星任务中受益。