北京時(shí)間4月1日晚,NASA阿爾忒彌斯2號(Artemis II)任務(wù)的發(fā)射準(zhǔn)備進(jìn)入關(guān)鍵階段。太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭的加注作業(yè)正在肯尼迪航天中心39B發(fā)射臺緊張進(jìn)行。這將是超過50年來,NASA首次將人類送往月球方向的飛行任務(wù)。
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阿爾忒彌斯2號任務(wù)徽章貼在宇航員們的橙色航天服右肩上
圖源: NASA/Joel Kowsky
北京時(shí)間4月1日19時(shí)30分(美國東部時(shí)間7時(shí)30分)剛過不久,NASA阿爾忒彌斯發(fā)射主任查利·布萊克威爾-湯普森(Charlie Blackwell-Thompson)便批準(zhǔn)啟動(dòng)液氫(LH2)和液氧(LOX)推進(jìn)劑的加注流程。大約一小時(shí)后,在核心級貯箱完成預(yù)冷后,加注作業(yè)正式展開。
這一決定讓發(fā)射準(zhǔn)備工作保持在正軌上。阿爾忒彌斯2號的發(fā)射窗口在北京時(shí)間4月2日6時(shí)24分(美國東部時(shí)間4月1日下午6:24)開啟,持續(xù)兩個(gè)小時(shí)。
如果一切順利,四名宇航員指令長里德·懷斯曼(Reid Wiseman)、駕駛員維克多·格洛弗(Victor Glover)、NASA任務(wù)專家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和加拿大航天局(CSA)任務(wù)專家杰里米·漢森(Jeremy Hansen),將搭乘獵戶座飛船開啟約10天的繞月之旅。
天氣預(yù)報(bào)顯示,發(fā)射日當(dāng)天有80%的概率天氣適宜,主要需注意云層和可能的短時(shí)陣雨。發(fā)射窗口長達(dá)兩個(gè)小時(shí),提供了足夠的靈活性來避開不利天氣。
如果4月1日因故推遲,未來幾天(至4月4日)仍有70%-75%的良好天氣概率。
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四名阿爾忒彌斯2號宇航員
圖源:NASA
此外,3月29日太陽曾發(fā)生日冕物質(zhì)拋射(CME)其大部分能量方向偏離地球,對發(fā)射不構(gòu)成威脅。目前太陽活動(dòng)處于背景水平,短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)影響發(fā)射的重大太陽風(fēng)暴。
01
加注操作的計(jì)劃倒計(jì)時(shí)
進(jìn)劑加注過程通常需要數(shù)小時(shí),看似常規(guī),但過去卻多次成為“驚險(xiǎn)時(shí)刻”。2022年阿爾忒彌斯1號的幾次發(fā)射嘗試,以及今年2月阿爾忒彌斯2號的首次濕彩排(wet dress rehearsal)中,都因液氫泄漏問題被迫中止或提前結(jié)束倒計(jì)時(shí)。
L-10H50M:發(fā)射團(tuán)隊(duì)決定是否“go”開始火箭加注
L-10H40M 至 L-10H35M:核心級 LOX 傳輸管路預(yù)冷
L-10H40M 至 L-9H55M:核心級 LH2 預(yù)冷
L-10H25M 至 L-9H40M:核心級 LOX 主推進(jìn)系統(tǒng)預(yù)冷
L-9H55M 至 L-9H25M:核心級 LH2 慢速加注開始
L-9H40M 至 L-9H30M:核心級 LOX 慢速加注
L-9H30M 至 L-6H40M:核心級 LOX 快速加注
L-9H25M 至 L-8H:核心級 LH2 快速加注
L-9H05M 至 L-8H30M:ICPS LH2 預(yù)冷
L-8H30M 至 L-7H45M:ICPS LH2 快速加注開始
L-8H 至 L-7H55M:核心級 LH2 補(bǔ)加
L-7H55M 至終端倒計(jì)時(shí):核心級 LH2 補(bǔ)充
L-7H45M 至 L-7H20M:ICPS LH2 通氣與泄壓測試
L-7H20M 至 L-7H10M:ICPS LH2 貯箱補(bǔ)加開始
L-7H05M 至終端倒計(jì)時(shí):ICPS LH2 補(bǔ)充
L-6H40M 至 L-6H05M:核心級 LOX 補(bǔ)加
L-6H40M 至 L-6H30M:ICPS LOX 主推進(jìn)系統(tǒng)預(yù)冷
L-6H30M 至 L-5H45M:ICPS LOX 快速加注
L-6H05M 至終端倒計(jì)時(shí):核心級 LOX 補(bǔ)充
L-5H45M 至 L-5H30M:ICPS LOX 通氣與泄壓測試
L-5H30M 至 L-5H10M:ICPS LOX 補(bǔ)加
L-5H10M 至終端倒計(jì)時(shí):ICPS LOX 補(bǔ)充
L-5H10M:所有級補(bǔ)加
T-6M:GLS 允許核心級貯箱增壓
T-5M57S:核心級 LH2 停止補(bǔ)加
T-4M40S:GLS 允許 LH2 高流量排放檢查
T-4M:核心級 LOX 停止補(bǔ)加
T-3M30S:ICPS LOX 停止補(bǔ)加
T-50S:ICPS LH2 停止補(bǔ)加
T-33S:GLS 發(fā)送“自動(dòng)發(fā)射序列啟動(dòng)”指令
T-30S:核心級飛行計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入自動(dòng)發(fā)射序列
T-12S:氫氣燃燒器點(diǎn)火器啟動(dòng)
T-10S:GLS 發(fā)送核心級發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)指令
T-6.36S:RS-25 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)
T-0:助推器點(diǎn)火、臍帶分離、火箭升空
02
10天的太空行程
在這次阿爾忒彌斯2號的太空之旅中,四名宇航員將在繞月并返回地球的軌道上總共飛行約110萬公里。
發(fā)射后約8分鐘,獵戶座飛船及其四名乘員,NASA宇航員里德·懷斯曼(指令長)、維克多·格洛弗(駕駛員)、克里斯蒂娜·科赫,以及加拿大航天局宇航員杰里米·漢森,將正式進(jìn)入太空。這次約10天的測試飛行將充滿各種活動(dòng),宇航員們將繞月飛行并返回地球,同時(shí)地面團(tuán)隊(duì)將一路檢查獵戶座飛船的各項(xiàng)系統(tǒng)。雖然任務(wù)控制中心團(tuán)隊(duì)可根據(jù)實(shí)際操作每天調(diào)整日程,但地面團(tuán)隊(duì)和機(jī)組早已制定了每一天的大致計(jì)劃。
發(fā)射日 / 飛行日1:進(jìn)入高地球軌道
太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后,獵戶座飛船與臨時(shí)低溫推進(jìn)級(ICPS)將與火箭其他部分分離。ICPS還有重要工作:發(fā)射后約49分鐘,它將點(diǎn)火提升近地點(diǎn)至地球上方約160公里(約100英里)的安全高度;約一小時(shí)后,當(dāng)獵戶座到達(dá)近地點(diǎn)時(shí),ICPS將再次點(diǎn)火,將飛船送入高地球軌道。
隨后,機(jī)組成員將有約23小時(shí)時(shí)間,在離家相對較近的位置對獵戶座系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。他們將測試飲用水分配器(用于提供飲用水和復(fù)水食物)、廁所、以及空氣中二氧化碳去除系統(tǒng)等。宇航員們還可以脫下發(fā)射時(shí)穿著的橙色航天服,換上日常服裝。他們會(huì)花時(shí)間重新布置獵戶座內(nèi)部,使其適合四名“漂浮”人員在接下來10天內(nèi)生活和工作。
發(fā)射約3小時(shí)后,NASA將測試獵戶座的對接相關(guān)能力。在未來任務(wù)中,獵戶座需要與其他航天器對接。為驗(yàn)證其安全性,ICPS將被用作對接目標(biāo)。它將與獵戶座分離,機(jī)組將練習(xí)駕駛飛船接近并環(huán)繞它,進(jìn)行近距離操作演示。之后,ICPS將進(jìn)行處置燃燒,墜入太平洋,而獵戶座將繼續(xù)留在高地球軌道。
進(jìn)入太空約8.5小時(shí)后,宇航員們將進(jìn)行短暫睡眠。四小時(shí)后,他們將被喚醒,進(jìn)行一次額外發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,以調(diào)整軌道幾何形狀,為飛行日2的“跨月注入”(TLI)燃燒做好準(zhǔn)備。同時(shí),他們將在高地球軌道最遠(yuǎn)點(diǎn)對深空網(wǎng)絡(luò)的緊急通信系統(tǒng)進(jìn)行簡短檢查。之后,他們可再睡約4.5小時(shí),結(jié)束飛行日1。
飛行日2:跨月注入,踏上奔月之路
懷斯曼和格洛弗將從設(shè)置并檢查獵戶座飛輪鍛煉設(shè)備開始新的一天,隨后進(jìn)行任務(wù)中的首次鍛煉。科赫和漢森的鍛煉安排在當(dāng)天后半段。晨間鍛煉也將進(jìn)一步測試獵戶座生命支持系統(tǒng),為離開地球軌道做準(zhǔn)備。
科赫將在上午為當(dāng)天的主要事件做準(zhǔn)備跨月注入(TLI)燃燒。這是阿爾忒彌斯2號最后一次重大發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,將把獵戶座送上奔月軌道。由于采用自由返回軌跡,TLI燃燒同時(shí)確保飛船能在飛行日10安全返回地球。
科赫將設(shè)置系統(tǒng),由獵戶座歐洲服務(wù)模塊的主發(fā)動(dòng)機(jī)(也稱為軌道機(jī)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī))執(zhí)行燃燒。該發(fā)動(dòng)機(jī)可提供高達(dá) 26.7千牛(6000磅)推力,足以讓一輛汽車在約2.7秒內(nèi)從0加速到96.56公里/小時(shí)。
TLI之后,機(jī)組將迎來相對輕松的一天,有時(shí)間適應(yīng)太空環(huán)境。他們將有機(jī)會(huì)進(jìn)行首次天地視頻通話(任務(wù)期間每天通常有1-2次,飛行日7休息日和著陸日除外)。
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NASA宇航員維克多·格洛弗、里德·懷斯曼和加拿大航天局宇航員杰里米·漢森在阿爾忒彌斯II號模擬訓(xùn)練中
圖源: NASA/James Blair
飛行日3:軌道修正與太空醫(yī)療演示
飛行日3將進(jìn)行三次較小發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火中的第一次,出航軌道修正,以確保獵戶座準(zhǔn)確飛向月球。漢森將在上午為燃燒做準(zhǔn)備,燃燒安排在機(jī)組午餐后不久進(jìn)行。
當(dāng)天其余時(shí)間將包括各種檢查和演示:格洛弗、科赫和漢森將在太空演示心肺復(fù)蘇(CPR)程序;懷斯曼和格洛弗將檢查獵戶座醫(yī)療包,包括體溫計(jì)、血壓計(jì)、聽診器和耳鏡等設(shè)備。
科赫將在下午測試獵戶座在深空網(wǎng)絡(luò)上的緊急通信系統(tǒng)。全機(jī)組還將一起排練飛行日6(最接近月球時(shí))科學(xué)觀測工作的流程。
飛行日4:進(jìn)一步修正與天文攝影
飛行日4將進(jìn)行第二次出航軌道修正燃燒,繼續(xù)優(yōu)化奔月路徑。同時(shí),機(jī)組將各自花一小時(shí)復(fù)習(xí)飛行日6需拍攝的地理目標(biāo)(具體目標(biāo)取決于最終發(fā)射時(shí)間)。雖然他們可能會(huì)經(jīng)常從獵戶座窗口拍攝照片和視頻,但當(dāng)天日程專門安排了20分鐘用于從窗口拍攝天體照片。
飛行日5:進(jìn)入月球引力范圍,測試新航天服
飛行日5,獵戶座將進(jìn)入月球引力范圍,此時(shí)月球引力將超過地球引力。
進(jìn)入月球“鄰域”后,機(jī)組將迎來忙碌的一天,上午幾乎全部用于測試橙色“獵戶座乘員生存系統(tǒng)”航天服。這種新航天服不僅在發(fā)射和再入時(shí)保護(hù)乘員,還能在緊急情況下(如果飛船失壓)為穿著者提供長達(dá)6天的可呼吸大氣。
作為首批在太空穿戴新航天服的宇航員,他們將測試快速穿上并加壓航天服、在穿著航天服的情況下安裝座椅并入座、通過頭盔端口進(jìn)食飲水等功能。
下午將進(jìn)行最后一次出航軌道修正燃燒,為飛行日6的月球飛越做準(zhǔn)備。
2022年11月20日阿爾忒彌斯I號任務(wù)第5天,獵戶座飛船太陽能陣列末端相機(jī)拍攝的飛船與月球合影。
圖源:NASA
飛行日6:最接近月球,人類新紀(jì)錄?
飛行日6,阿爾忒彌斯2號機(jī)組將達(dá)到距離月球最近的點(diǎn),同時(shí)也是距離地球最遠(yuǎn)的時(shí)刻。根據(jù)發(fā)射日期不同,此次任務(wù)可能打破1970年阿波羅13號創(chuàng)下的約40萬公里最遠(yuǎn)紀(jì)錄。
當(dāng)天,飛船將從月球遠(yuǎn)側(cè)掠過,距離月球表面約約6400-9600公里,月球在他們眼中大約像伸直手臂舉起的籃球大小。機(jī)組將把大部分時(shí)間用于拍攝月球照片和視頻,記錄肉眼首次觀測到的月球某些區(qū)域的觀察結(jié)果。
由于太陽在月球表面的照射角度每兩小時(shí)變化約1度,具體光照條件要到發(fā)射后才能確定:高角度時(shí)陰影少,可觀察表面顏色細(xì)微變化;低角度時(shí)長影增強(qiáng)地形起伏;正午般垂直照射時(shí)則適合近距離特寫成像。
他們將在實(shí)時(shí)拍攝照片和視頻的同時(shí)記錄觀察(包括飛船經(jīng)過月球背面、與地球失聯(lián)30-50分鐘的時(shí)段),以便后續(xù)將觀察與圖像精確對應(yīng)。
飛行日7:離開月球引力范圍,休息日
飛行日7上午,獵戶座將退出月球引力范圍。地面科學(xué)家們會(huì)趁機(jī)組對月球體驗(yàn)記憶猶新時(shí)與他們通話。
當(dāng)天后半段,獵戶座發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)行三次返回軌道修正燃燒中的第一次。其余時(shí)間將主要是機(jī)組的休息日,讓他們在返回地球前的最后任務(wù)前得到放松。
飛行日8:輻射防護(hù)與手動(dòng)駕駛演示
飛行日8的主要活動(dòng)包括兩項(xiàng)獵戶座演示。
首先,機(jī)組將評估在太陽耀斑等高輻射事件中自我保護(hù)的能力。他們將使用飛船物資和設(shè)備搭建臨時(shí)庇護(hù)所。輻射是深空探索的重要挑戰(zhàn),任務(wù)中還將開展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)收集獵戶座內(nèi)部輻射數(shù)據(jù)。
當(dāng)天結(jié)束前,機(jī)組將測試獵戶座的手動(dòng)駕駛能力:通過窗口對準(zhǔn)目標(biāo)、調(diào)整飛船姿態(tài)至尾部朝向太陽,并比較六自由度和三自由度姿態(tài)控制模式。
飛行日9:返回準(zhǔn)備與再入演練
飛行日9是太空中的最后一個(gè)完整日程,將從返回地球準(zhǔn)備開始。機(jī)組有時(shí)間學(xué)習(xí)再入和濺落程序,并與飛行控制團(tuán)隊(duì)溝通。另一次返回軌道修正燃燒將確保飛船保持正確返回軌跡。
他們還將完成更多演示:備用廢物收集系統(tǒng)(以防廁所故障)和正立不耐受服裝適配檢查。正立不耐受可能導(dǎo)致返回地球后站立時(shí)出現(xiàn)頭暈等癥狀,壓縮服裝有助于緩解。機(jī)組將試穿服裝、測量身體圍度,并完成關(guān)于穿著舒適度和穿脫難易度的問卷。
飛行日10:平安返航,濺落太平洋
飛行日10的重點(diǎn)是讓機(jī)組安全回家。最后一次返回軌道修正燃燒后,機(jī)組將把艙室恢復(fù)原始配置(收起設(shè)備、安裝座椅),并重新穿上航天服。
乘員艙將與服務(wù)艙分離(服務(wù)艙發(fā)動(dòng)機(jī)一路引導(dǎo)他們繞月并返回)。乘員艙的隔熱盾將保護(hù)他們在穿越地球大氣層時(shí)抵御約約1650攝氏度的高溫。再入成功后,前艙保護(hù)蓋將被拋棄,依次展開一系列降落傘:先是兩個(gè)減速傘將速度降至約494.1公里/小時(shí)(137.25 米/秒),隨后三個(gè)引導(dǎo)傘拉出三個(gè)主傘,最終將速度降至約27.36 公里/小時(shí)(7.6米/秒),在太平洋濺落。美國海軍人員將在那里等待他們,阿爾忒彌斯2號任務(wù)圓滿結(jié)束。
阿爾忒彌斯2號不僅是技術(shù)驗(yàn)證,更是人類重返月球、開啟深空探索新時(shí)代的重要一步。讓我們共同期待這四位勇士的平安歸來與寶貴收獲!
參考
[1]https://www.nasa.gov/missions/artemis/nasas-artemis-ii-moon-mission-daily-agenda/
[2]https://www.nasa.gov/blogs/missions/2026/04/01/live-artemis-ii-launch-day-updates/
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