北京時間4月1日晚,NASA阿爾忒彌斯2號(Artemis II)任務的發射準備進入關鍵階段。太空發射系統(SLS)火箭的加注作業正在肯尼迪航天中心39B發射臺緊張進行。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。
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阿爾忒彌斯2號任務徽章貼在宇航員們的橙色航天服右肩上
圖源: NASA/Joel Kowsky
北京時間4月1日19時30分(美國東部時間7時30分)剛過不久,NASA阿爾忒彌斯發射主任查利·布萊克威爾-湯普森(Charlie Blackwell-Thompson)便批準啟動液氫(LH2)和液氧(LOX)推進劑的加注流程。大約一小時后,在核心級貯箱完成預冷后,加注作業正式展開。
這一決定讓發射準備工作保持在正軌上。阿爾忒彌斯2號的發射窗口在北京時間4月2日6時24分(美國東部時間4月1日下午6:24)開啟,持續兩個小時。
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任務專家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和加拿大航天局(CSA)任務專家杰里米·漢森(Jeremy Hansen),將搭乘獵戶座飛船開啟約10天的繞月之旅。
天氣預報顯示,發射日當天有80%的概率天氣適宜,主要需注意云層和可能的短時陣雨。發射窗口長達兩個小時,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日太陽曾發生日冕物質拋射(CME)其大部分能量方向偏離地球,對發射不構成威脅。目前太陽活動處于背景水平,短期內不會出現影響發射的重大太陽風暴。
01
加注操作的計劃倒計時
進劑加注過程通常需要數小時,看似常規,但過去卻多次成為“驚險時刻”。2022年阿爾忒彌斯1號的幾次發射嘗試,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束倒計時。
L-10H50M:發射團隊決定是否“go”開始火箭加注
L-10H40M 至 L-10H35M:核心級 LOX 傳輸管路預冷
L-10H40M 至 L-9H55M:核心級 LH2 預冷
L-10H25M 至 L-9H40M:核心級 LOX 主推進系統預冷
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 預冷
L-8H30M 至 L-7H45M:ICPS LH2 快速加注開始
L-8H 至 L-7H55M:核心級 LH2 補加
L-7H55M 至終端倒計時:核心級 LH2 補充
L-7H45M 至 L-7H20M:ICPS LH2 通氣與泄壓測試
L-7H20M 至 L-7H10M:ICPS LH2 貯箱補加開始
L-7H05M 至終端倒計時:ICPS LH2 補充
L-6H40M 至 L-6H05M:核心級 LOX 補加
L-6H40M 至 L-6H30M:ICPS LOX 主推進系統預冷
L-6H30M 至 L-5H45M:ICPS LOX 快速加注
L-6H05M 至終端倒計時:核心級 LOX 補充
L-5H45M 至 L-5H30M:ICPS LOX 通氣與泄壓測試
L-5H30M 至 L-5H10M:ICPS LOX 補加
L-5H10M 至終端倒計時:ICPS LOX 補充
L-5H10M:所有級補加
T-6M:GLS 允許核心級貯箱增壓
T-5M57S:核心級 LH2 停止補加
T-4M40S:GLS 允許 LH2 高流量排放檢查
T-4M:核心級 LOX 停止補加
T-3M30S:ICPS LOX 停止補加
T-50S:ICPS LH2 停止補加
T-33S:GLS 發送“自動發射序列啟動”指令
T-30S:核心級飛行計算機轉入自動發射序列
T-12S:氫氣燃燒器點火器啟動
T-10S:GLS 發送核心級發動機啟動指令
T-6.36S:RS-25 發動機啟動
T-0:助推器點火、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,將正式進入太空。這次約10天的測試飛行將充滿各種活動,宇航員們將繞月飛行并返回地球,同時地面團隊將一路檢查獵戶座飛船的各項系統。雖然任務控制中心團隊可根據實際操作每天調整日程,但地面團隊和機組早已制定了每一天的大致計劃。
發射日 / 飛行日1:進入高地球軌道
太空發射系統(SLS)火箭主發動機關閉后,獵戶座飛船與臨時低溫推進級(ICPS)將與火箭其他部分分離。ICPS還有重要工作:發射后約49分鐘,它將點火提升近地點至地球上方約160公里(約100英里)的安全高度;約一小時后,當獵戶座到達近地點時,ICPS將再次點火,將飛船送入高地球軌道。
隨后,機組成員將有約23小時時間,在離家相對較近的位置對獵戶座系統進行全面檢查。他們將測試飲用水分配器(用于提供飲用水和復水食物)、廁所、以及空氣中二氧化碳去除系統等。宇航員們還可以脫下發射時穿著的橙色航天服,換上日常服裝。他們會花時間重新布置獵戶座內部,使其適合四名“漂浮”人員在接下來10天內生活和工作。
發射約3小時后,NASA將測試獵戶座的對接相關能力。在未來任務中,獵戶座需要與其他航天器對接。為驗證其安全性,ICPS將被用作對接目標。它將與獵戶座分離,機組將練習駕駛飛船接近并環繞它,進行近距離操作演示。之后,ICPS將進行處置燃燒,墜入太平洋,而獵戶座將繼續留在高地球軌道。
進入太空約8.5小時后,宇航員們將進行短暫睡眠。四小時后,他們將被喚醒,進行一次額外發動機點火,以調整軌道幾何形狀,為飛行日2的“跨月注入”(TLI)燃燒做好準備。同時,他們將在高地球軌道最遠點對深空網絡的緊急通信系統進行簡短檢查。之后,他們可再睡約4.5小時,結束飛行日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置并檢查獵戶座飛輪鍛煉設備開始新的一天,隨后進行任務中的首次鍛煉。科赫和漢森的鍛煉安排在當天后半段。晨間鍛煉也將進一步測試獵戶座生命支持系統,為離開地球軌道做準備。
科赫將在上午為當天的主要事件做準備跨月注入(TLI)燃燒。這是阿爾忒彌斯2號最后一次重大發動機點火,將把獵戶座送上奔月軌道。由于采用自由返回軌跡,TLI燃燒同時確保飛船能在飛行日10安全返回地球。
科赫將設置系統,由獵戶座歐洲服務模塊的主發動機(也稱為軌道機動系統發動機)執行燃燒。該發動機可提供高達 26.7千牛(6000磅)推力,足以讓一輛汽車在約2.7秒內從0加速到96.56公里/小時。
TLI之后,機組將迎來相對輕松的一天,有時間適應太空環境。他們將有機會進行首次天地視頻通話(任務期間每天通常有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號模擬訓練中
圖源: NASA/James Blair
飛行日3:軌道修正與太空醫療演示
飛行日3將進行三次較小發動機點火中的第一次,出航軌道修正,以確保獵戶座準確飛向月球。漢森將在上午為燃燒做準備,燃燒安排在機組午餐后不久進行。
當天其余時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蘇(CPR)程序;懷斯曼和格洛弗將檢查獵戶座醫療包,包括體溫計、血壓計、聽診器和耳鏡等設備。
科赫將在下午測試獵戶座在深空網絡上的緊急通信系統。全機組還將一起排練飛行日6(最接近月球時)科學觀測工作的流程。
飛行日4:進一步修正與天文攝影
飛行日4將進行第二次出航軌道修正燃燒,繼續優化奔月路徑。同時,機組將各自花一小時復習飛行日6需拍攝的地理目標(具體目標取決于最終發射時間)。雖然他們可能會經常從獵戶座窗口拍攝照片和視頻,但當天日程專門安排了20分鐘用于從窗口拍攝天體照片。
飛行日5:進入月球引力范圍,測試新航天服
飛行日5,獵戶座將進入月球引力范圍,此時月球引力將超過地球引力。
進入月球“鄰域”后,機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”航天服。這種新航天服不僅在發射和再入時保護乘員,還能在緊急情況下(如果飛船失壓)為穿著者提供長達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、通過頭盔端口進食飲水等功能。
下午將進行最后一次出航軌道修正燃燒,為飛行日6的月球飛越做準備。
2022年11月20日阿爾忒彌斯I號任務第5天,獵戶座飛船太陽能陣列末端相機拍攝的飛船與月球合影。
圖源:NASA
飛行日6:最接近月球,人類新紀錄?
飛行日6,阿爾忒彌斯2號機組將達到距離月球最近的點,同時也是距離地球最遠的時刻。根據發射日期不同,此次任務可能打破1970年阿波羅13號創下的約40萬公里最遠紀錄。
當天,飛船將從月球遠側掠過,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。機組將把大部分時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域的觀察結果。
由于太陽在月球表面的照射角度每兩小時變化約1度,具體光照條件要到發射后才能確定:高角度時陰影少,可觀察表面顏色細微變化;低角度時長影增強地形起伏;正午般垂直照射時則適合近距離特寫成像。
他們將在實時拍攝照片和視頻的同時記錄觀察(包括飛船經過月球背面、與地球失聯30-50分鐘的時段),以便后續將觀察與圖像精確對應。
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。地面科學家們會趁機組對月球體驗記憶猶新時與他們通話。
當天后半段,獵戶座發動機將進行三次返回軌道修正燃燒中的第一次。其余時間將主要是機組的休息日,讓他們在返回地球前的最后任務前得到放松。
飛行日8:輻射防護與手動駕駛演示
飛行日8的主要活動包括兩項獵戶座演示。
首先,機組將評估在太陽耀斑等高輻射事件中自我保護的能力。他們將使用飛船物資和設備搭建臨時庇護所。輻射是深空探索的重要挑戰,任務中還將開展多項實驗收集獵戶座內部輻射數據。
當天結束前,機組將測試獵戶座的手動駕駛能力:通過窗口對準目標、調整飛船姿態至尾部朝向太陽,并比較六自由度和三自由度姿態控制模式。
飛行日9:返回準備與再入演練
飛行日9是太空中的最后一個完整日程,將從返回地球準備開始。機組有時間學習再入和濺落程序,并與飛行控制團隊溝通。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(以防廁所故障)和正立不耐受服裝適配檢查。正立不耐受可能導致返回地球后站立時出現頭暈等癥狀,壓縮服裝有助于緩解。機組將試穿服裝、測量身體圍度,并完成關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的重點是讓機組安全回家。最后一次返回軌道修正燃燒后,機組將把艙室恢復原始配置(收起設備、安裝座椅),并重新穿上航天服。
乘員艙將與服務艙分離(服務艙發動機一路引導他們繞月并返回)。乘員艙的隔熱盾將保護他們在穿越地球大氣層時抵御約約1650攝氏度的高溫。再入成功后,前艙保護蓋將被拋棄,依次展開一系列降落傘:先是兩個減速傘將速度降至約494.1公里/小時(137.25 米/秒),隨后三個引導傘拉出三個主傘,最終將速度降至約27.36 公里/小時(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號任務圓滿結束。
阿爾忒彌斯2號不僅是技術驗證,更是人類重返月球、開啟深空探索新時代的重要一步。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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