Artemis IV任务综述：NASA长期月球探索战略的关键一步

0 cnBeta.COM 2024-05-18 10:09:51

摘要：

Artemis IV任务是美国国家航空航天局长期月球探索战略的关键一步，其特点是建造第一个月球空间站"Gateway"，作为科学研究和未来火星任务的基地。该任务将使用美国宇航局SLS火箭的一个新的、更强大的版本，并进行一系列复杂的轨道机动，以建立人类在月球上的永久存在。

Gateway空间站将是人类首个环绕月球的空间站，是Artemis任务的重要组成部分，该任务旨在将人类送回月球表面进行科学发现，并为人类首次火星任务指明方向。搭乘"Gateway"号的宇航员将成为第一批以深空为家的人类，在执行任务期间，他们将利用"Gateway"号进行科学研究，并为月面任务做准备。资料来源：美国国家航空航天局、阿尔贝托-贝尔托林、布拉德利-雷诺兹

美国国家航空航天局（NASA）及其合作伙伴正在通过"Artemis"行动推进月球持续探索所需的基本系统。Artemis III号任务旨在让第一批人类在月球南极附近着陆，为ArtemisIV号任务奠定基础。在下一阶段，宇航员将在人类首个月球空间站"Gateway"上居住，这将促进开创性的科学研究，并为人类最终的火星任务做好准备。Artemis IV将协调月球轨道上多次发射和航天器对接的复杂编排，标志着NASA首次使用升级版、更强大的SLS火箭和新型移动发射器。

Artemis任务正在加速月球表面的科学研究，不久将在Gateway上的月球轨道上进行研究。与国际和商业伙伴合作建造的"Gateway"将包括供各种来访航天器使用的对接口，供乘员生活、工作和为月面任务做准备的空间，以及用于研究太阳物理学、人类健康和生命科学等领域的科学调查仪器。

Gateway的椭圆形轨道经过月球南北极地区，为科学研究和进入月球表面提供了无与伦比的机会。该轨道将从低月球轨道进入月球表面的好处与遥远的逆行轨道的燃料效率结合在一起，同时为科学研究提供了独特的地球、月球、太阳和深空景观。

Gateway空间站将猎户座飞船和 SpaceX 的深空物流飞船安置在环绕月球的极地轨道上，为Artemis四号任务期间在月球表面的科学发现提供支持。图片来源：美国国家航空航天局

任务前奏

地面上的"Gateway"已初具雏形，工程师们将把它的前两个模块--Maxar 公司制造的动力和推进元件（PPE）以及诺斯罗普-格鲁曼公司制造的居住和后勤前哨（HALO）连接起来，然后搭乘SpaceX公司的猎鹰重型火箭发射升空。这些元件将利用高效的太阳能-电力推进器以及地球、月球和太阳的引力，用大约一年的时间到达月球轨道。光环"和"PPE"上的多种科学仪器将在"Gateway"过境和进入月球轨道期间提供有关辐射的科学数据。

一旦进入绕月轨道，"Gateway"的计算机将运行一份项目清单，为"Artemis IV"乘员组的第二个居住组件--由欧洲航天局（ESA）提供的国际居住舱（I-Hab）--的到来做好准备。I-Hab将扩展"Gateway"号宇航员生活、工作、进行突破性科学研究以及为月面任务做准备的地方。I-Hab还包括由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）提供的关键生命支持系统，以延长在"Gateway"上的停留时间。

在用 SLS 火箭发射乘员和 I-Hab 之前，NASA 及其合作伙伴将为这次任务预先部署另外两个航天器：SpaceX 的星际飞船载人着陆系统将搭载用于月球漫步的下一代宇航服，SpaceX 的龙 XL后勤舱将搭载科学实验和其他任务所需的物资。升级后的"星际飞船"将为"Artemis IV"提供支持，为长期探索和未来任务提供更强大的能力，包括与"Gateway"对接。

美国国家航空航天局太空发射系统（SLS）火箭 Block 1B 乘员配置在从新型移动发射装置升空过程中的艺术家概念图，用于夜间发射。图片来源：美国国家航空航天局

为乘员和登月舱提供更大动力

四名Artemis IV乘员将搭乘美国国家航空航天局（NASA）升级版SLS 火箭，从位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的 39B 发射台搭乘该局的猎户座飞船升空。该火箭的 Block 1B 版本能够利用更强大的末级将 84000 磅的重量吊到月球上，它还配备了一个空间超过 10000 立方英尺的适配器，可以将 I-Hab 等大型货物与乘员一起送往月球。美国国家航空航天局的新移动发射装置将容纳更大的火箭，它将比目前的配置高出约 40 英尺，并容纳增加有效载荷能力的额外重量。

在 SLS 火箭完成初始发射和上升后，核心级将与末级分离，末级将与猎户座和 I-Hab 保持连接。在末级执行一次平移喷射燃烧，使猎户座和 I-Hab 踏上奔月之路后，猎户座将充当太空拖船，翻转 180 度，利用猎户座的对接系统将 I-Hab 从适配器中取出，并将舱体运送到 Gateway，在那里与月球站的 HALO 舱相连。

当"猎户座"和"I-Hab"与"Gateway"会合后，"猎户座"将操纵"I-Hab"进入与"光环"舱对接的位置。宇航员将进入世界上第一个月球空间站，全面启动其硬件和系统，机组人员还将检查载人着陆系统，从后勤舱卸载补给品和科学实验，并为他们在月球上的工作做好准备。

在"Gateway"上进行数天的初步检查并为地面考察做好准备之后，两名乘员将进入"星际飞船"，并脱离对接，在月球表面度过大约六天的时间。另外两名乘员则留在"Gateway"号上继续进行设置、研究和监测地面活动。

与Artemis三号一样，宇航员们将进行多次月球漫步，穿上先进的宇航服，乘坐星际飞船的升降机下到地面，完成他们的探索任务。宇航员们将进行野外地质勘探、部署仪器和采集样本，以帮助我们了解太阳系的历史。

SpaceX 星际飞船载人着陆器设计插图，该着陆器将根据Artemis计划搭载美国宇航局（NASA）首批宇航员前往月球表面。图片来源：SpaceX

展望Artemis V

地面考察结束后，两名宇航员将登上星际飞船，飞回Gateway，然后所有四名宇航员将准备乘坐猎户座返回地球，旅程长达 25 万英里。

在离开"Gateway"之前，机组人员将把科学样本转移到"猎户座"上，并让前哨站做好准备，以便在没有人类居住的情况下正常运转。然后，在到达最佳出发点后，猎户座将脱离对接，点燃引擎，利用月球引力弹射回国，回收小组将在太平洋等待乘员返回。

通过Artemis，美国国家航空航天局将在月球表面着陆第一位女性、第一位有色人种和第一位国际伙伴宇航员，并为科学发现建立长期探索，为人类火星任务做好准备。美国国家航空航天局的 SLS 火箭、猎户座飞船、辅助地面系统、载人着陆系统、下一代宇航服和漫游车以及Gateway是美国国家航空航天局进行深空探索的基础。

Artemis IV 任务地图