新聞眼/阿提米絲3部曲 繞月→登月
在希臘神話中,狩獵女神阿提米絲(Artemis)是太陽神阿波羅(Apollo)的孿生妹妹;在國家航空暨太空總署(NASA)的宏大計畫中,阿提米絲正追隨著阿波羅的軌跡,展開月球之旅。
美東時間4月1日晚間6時35分12秒,「阿提米絲2號」任務四名太空人乘坐著「獵戶座」(Orion)太空艙,由太空發射系統(Space Launch System,SLS)巨型運載火箭推送,從佛羅里達州卡納維爾角甘迺迪太空中心(Kennedy Space Center)發射升空。他們將是半個多世紀以來,最接近月球,而且是首批進入深空(Deep Space)的人類。
而「阿提米絲計畫」的背景與任務內容,也充滿著「阿波羅計畫」的影子,並且建立在其成就基礎之上。
美中太空競賽
「阿波羅計畫」是冷戰時期美國因應蘇聯太空挑戰的對策和產物。時間快轉到21世紀,蘇聯早已解體,但美國在太空探險的競技場上出現了新的對手,中國。
1992年9月21日,中共中央政治局通過「中國載人航天工程」,代號「921工程」,啟動「神舟載人飛船」計畫。2003年10月15日,太空人楊利偉搭乘神舟五號飛船由長征二號F型火箭載送,從甘肅酒泉衛星發射中心發射升空,成為第一個進入太空的中國人。
如今,神州23號飛船預計將於2026上半年發射;可以容納三個人的「天宮空間站」(China Space Station)已經開始在地球軌道上運作,進行各項實驗和技術驗證。
中國還成功將無人探測器送上月球背面,這是至今唯一實現此一目標的國家;同時中國正在加緊努力,爭取在2030年之前將太空人送上月球南極附近。
另一方面,經過數十年的政策搖擺不定之後,NASA終於在2017年10月宣布實施「阿提米絲計畫」,目標是在2024年之前再將美國太空人送回月球,並在2028年於月球表面建立永久基地,為登陸火星和更進一步的深空探測任務奠定基礎。
NASA的目標也是月球的南極地區,那裡長年被陰影籠罩的隕石坑被認為可能蘊藏著大量冰層,可以為在月球基地上居住的太空移民提供飲用水,以及提煉火星探測火箭所需的氫燃料。但前提是,NASA必須搶在中國之前完成任務,贏得第二次太空競賽。
2020年5月,美國和八個國家的太空機構簽署「阿提米絲協定」,宣布共同探測和開發月球資源。隔年11月9日,NASA表示由於相關科技、系統和裝備開發進度延誤,載人登月計畫推遲至2025年以後。
阿提米絲任務延遲
經過兩次因技術問題導致臨時取消發射之後,阿提米絲1號終於在2022年11月16日,從甘迺迪太空中心順利升空。這趟任務並未搭載太空人,主要目的是系統驗證。
獵戶座太空艙在五天後首次飛越月球,並在接下來三周內持續繞月飛行140萬哩,距離月球表面最近時距離僅大約60哩,其中還有六天是在月球的遠距逆行軌道上飛行。
12月11日太平洋標準時間9時40分,獵戶座安全艦落聖地牙哥外海,證明了阿提米絲計畫的可行性,為後續飛行任務開啟綠燈。
在阿波羅計畫中,阿波羅8號的太空艙環繞月球飛行了10圈,近距離觀察月球表面,並拍攝大量照片。而「阿提米絲2號」歷經五天飛行後,他們的獵戶座太空艙會掠過月球,再到月球背後4047哩的深空,到人類從未抵達的「深處」,蒐集深空飛行對人體與設備影響的相關數據。「阿提米絲2號」於美東時間6日下午1時57分打破了人類太空飛行距離紀錄,超越了「阿波羅13號」所創下的24萬8655哩;並於美東時間晚上7時02分達到距離地球最遠的25萬756哩。
獵戶座將利用月球引力的彈弓效應「彈」回地球引力範圍。當年阿波羅13號任務發生故障而失去動力的太空艙,也是利用同樣方式繞到月球背面再返回地球。只是這次「阿提米絲2號」飛得更深、更遠。
然而,「阿提米絲2號」任務也如同先前一樣,發射日期由於種種問題從2024年11月一再被推遲到2026年4月。原本NASA計畫在「阿提米絲3號」任務時,就讓太空人登陸月球,重現當年阿波羅計畫的高潮。但新任署長艾薩克曼(Jared Isaacman)今年2月大幅修改計畫,在實際登陸月球之前再增加一趟任務,讓太空人在地球軌道上練習將獵戶座太空艙與仍在研發中的「月球登陸器」(lunar lander)對接。「阿提米絲3號」任務預計將在2027年中發射。如此一來,重返月球表面的「阿提米絲4號」任務將會被推遲到2028年,甚至更晚。
載具類似阿波羅
阿提米絲計畫所使用的載具系統,基本上和阿波羅計畫大同小異,主要是由運送火箭、太空艙和月球登陸器三大部分組成。
阿波羅計畫的農神5號火箭(Saturn V,又譯土星5號)共由三節火箭發動機所構成,全高363呎,每節火箭僅能燃燒一小段時間,便須拋棄。阿提米絲的太空發射系統(SLS)則有兩節拋棄式火箭和兩具外掛式固態火箭助推器,全高322呎,但推力比農神火箭更大。
SLS一直到2022年才進行了第一次,也是唯一的一次無人試飛。
獵戶座太空艙是阿提米絲任務組員的主要生活空間,可以容納四名太空人,而阿波羅任務只有三人。當抵達月球軌道時,獵戶座將會暫時脫離上層運載火箭,調轉180度後將登月器從貨艙中牽引出來。兩名太空人會乘坐登月器降落月球表面,另外兩人則留在太空艙內繼續環繞月球飛行。登陸任務結束後,登月器會發動火箭升空,回到軌道與獵戶座會合。四名太空人將再搭乘獵戶座返回地球,高速穿越大氣層,最後以減速傘降落加州外海。
至於負責將太空人送到月球表面的登月器,目前型號尚未確定。馬斯克旗下SpaceX太空探索公司的「星船」(Starship)和貝佐斯Blue Origin藍源公司的「藍月號」(Blue Moon)正在競爭,哪家先開發成功,就可以先登陸月球。
非裔、女性也加入
阿波羅計畫的太空人清一色都是男性,而且全部是戰鬥飛行員出身。阿提米絲計畫的人員組成,則反映了美國目前的社會結構,並展現出國際合作精神。
阿提米絲2號任務的四名組員,包括兩名前海軍戰鬥機飛行員,其中一名是非裔美國人;兩位任務專家,一位是女性電機工程師,另一位則來自加拿大。
阿波羅11號發射時,擁擠的發射控制中心裡只有一名女性工作人員。現在,在同一個發射控制中心,「阿提米絲2號」的發射主任查莉·布萊克威爾-湯普森(Charlie Blackwell-Thompson.)是NASA的第一位女性發射主管;她從2016年起便開始擔任指揮火箭發射工作。
致力實現月球長居
首批登陸月球的阿提米絲太空人預計將在月球停留大約一周。在後續的任務中,太空人將攜帶材料到月球,開始興建永久基地。NASA正致力於實現在月球上長期居住,做為前進火星的前哨站。不過艾薩克曼表示,「月球基地建成之初不會像現在這樣,建成一座玻璃穹頂城市。」 3月底,他公布月球基地的藍圖,展示居住艙、探測車、無人機、發電站等設施。 NASA計畫在未來七年內投資200億元。