美国重返月球计划为何一拖再拖

本报特约记者 晨 阳

“公理太空”展示的新一代登月宇航服

复杂的“阿尔忒弥斯”方案
尽管中国多次表示无意与美国搞载人登月竞赛，但美国却对于这种炒作充满兴趣。美国国家航空航天局（NASA）代理局长肖恩·达菲近日关于美国不能输的公开表态引发关注。美国载人登月计划，现在到底进展如何？

据NASA官网介绍，“阿尔忒弥斯”载人登月计划旨在重返月球并建立长期驻留机制，最终为登陆火星铺平道路。与当年“阿波罗”登月计划由“土星五号”重型火箭直接将“阿波罗”飞船送入地月转移轨道的“直接发射”模式相比，“阿尔忒弥斯”计划的奔月方案相当复杂：搭载4名宇航员的新一代“猎户座”载人飞船与月球着陆器分两次发射，各自前往绕月轨道，并完成在轨对接；与“猎户座”飞船分离后，月球着陆器搭载2名宇航员在月球表面软着陆，开始为期一周左右的月面考察，另外2名宇航员留在“猎户座”飞船中，继续环月飞行；完成登月任务后，2名宇航员再搭乘着陆器的上升级重新返回绕月轨道，与“猎户座”飞船对接；最终宇航员全部转移到飞船后，飞船抛弃着陆器上升级，执行重返地球任务。

目前“阿尔忒弥斯”项目已经确认了前4个任务，其中“阿尔忒弥斯1”号任务已经于2022年完成不载人的系统测试，创下载人航天器最远深空纪录（距地球约43万公里）。“阿尔忒弥斯2”号将是NASA首次使用“太空发射系统”（SLS）火箭和“猎户座”飞船进行载人飞行任务，该任务不会尝试在月面着陆，而是进行绕月飞行，旨在确认飞船所有系统在实际太空环境下，能否按照设计运行。

目前已经确定了美国宇航员里德·怀斯曼、克里斯蒂娜·科赫和维克多·格洛弗，以及加拿大航天局（CSA）宇航员杰里米·汉森执行这次任务。“阿尔忒弥斯3”号任务计划将宇航员送上月球表面，将尝试在月球南极降落；此后还有执行第二次载人登月任务的“阿尔忒弥斯4”号。然而由于整个项目出现诸多问题，导致其进度一拖再拖。据路透社报道，“阿尔忒弥斯2”号任务原计划于2024年完成，但根据NASA最新公布的时间表，它再次从2025年9月推迟到2026年4月；“阿尔忒弥斯3”号任务的发射时间也由此顺延，对于它能否在2027年完成发射，受到外界的广泛质疑。

美媒发布的“太空发射系统”（SLS）载人版本与自由女神像（带底座）、“土星五号”火箭、航天飞机的高度对比图。
不成熟的运载平台
据美国“太空新闻”网站报道，多名NASA前官员和航天专家在美国国会听证会上都表示，对于美国重返月球计划的前景非常不乐观。9月3日，前NASA局长吉姆·布莱登斯坦在国会听证会上表示，“阿尔忒弥斯”计划的设计不当是造成如今进度屡次推迟的主要原因。此前的相关报告显示，执行该任务的“太空发射系统”（SLS）重型运载火箭、“猎户座”飞船和月球着陆器都存在大量技术问题，其中SLS火箭多次因为燃料泄漏而推迟发射，“猎户座”飞船也暴露出逃生系统和隔热罩的可靠性问题，但在“阿尔忒弥斯1”号任务中，它们的组合基本完成任务。

目前最主要的问题出现在美国太空探索技术公司（SpaceX）负责的月球着陆器上。它是由“星舰”超重型火箭的第二级“星舰”飞船改装而来，而“星舰”超重型火箭的研制进度远远落后于预期，NASA官员公开承认，月球着陆器的进度是影响“阿尔忒弥斯3”号登月时间表的最大变量。

“太空新闻”网站称，月球着陆器需要非常可靠的月面着陆和起飞能力，其热防护系统、发动机可靠性、海上回收技术等都远未成熟。实现稳定、可重复的发射和回收是完成载人登月任务的重要前提。同时月球着陆器需要在没有发射台、充满月尘的月球环境下完成点火起飞，这是一个极高的工程挑战。

更麻烦的是，该任务还需要完成前所未有的在轨加油。根据当前计划，月球着陆器需要将大量货物和宇航员送上月球表面，并支持长期驻留。但没有任何一枚火箭有能力将这样一个满载燃料的巨型着陆器从地球表面直接送入月球轨道。因此SpaceX提出的方案是，首先发射十几艘或更多满载燃料的“星舰”飞船作为近地轨道上的燃料库，在轨为月球着陆器补充前往月球的燃料。但大规模低温推进剂在轨转移和储存技术从未在实践中验证过，这是该计划面临的最大技术瓶颈。由于“星舰”的进度推迟，SpaceX的在轨燃料加注测试还从未展开。作为备份方案的美国蓝色起源公司的着陆器的开发进度同样落后于原计划。布莱登斯坦批评称，当初选择这种技术不成熟的装备作为美国载人登月计划的关键平台是一个严重错误。
拖后腿的新一代舱外服
“阿尔忒弥斯”载人登月计划面临的另一个严重问题是新一代登月宇航服的制造进度同样出现滞后。新一代登月宇航服需要保障宇航员在月球表面进行更复杂、更长时间的科学考察和资源勘探活动，月球环境尤其是“阿尔忒弥斯3”号计划降落的月球南极地区地形复杂、光照变化大、昼夜温差大，对宇航服的机动性、热防护、生命保障系统等都提出了远超近地轨道任务的要求。

当宇航员在月球南极着陆后，登月宇航服将作为移动生命支持设备，使他们能够徒步探索月球。2019年NASA公布的新一代航天服“舱外探索机动装置”（XEMU），由加压服和背后的“便携式生命支持系统”组成，针对登月需求进行了大量改进。该宇航服配备有高清摄像机和安装在头盔面罩上的照明装置。当宇航员在月球南极永久阴影区域工作或行走时，这将为他们提供更好的能见度。

但2021年8月，NASA检察长办公室提交的报告批评称该项目严重推迟。迫于进度压力，NASA被迫将研制舱外宇航服的工作外包给“公理太空”公司。2023年3月，“公理太空”公司对外展示了新一代登月宇航服（AxEMU）的原型，并进行了深蹲、弯腰等机动性演示，表明它可以提供比“阿波罗”飞船时代更好的活动性。但当时美国政府问责办公室的报告称，尽管“公理太空”公司正依托NASA以前的大部分数据和经验来开发新的宇航服，但在满足“60分钟的紧急生命支持能力”方面仍有“大量工作需要完成”，宇航服仍处于“开发的早期阶段”。

2024年10月，“公理太空”公司与意大利奢侈品牌Prada共同展示了完成外观和功能设计定型的AxEMU，据称它利用了Prada在高性能材料、织物结构和缝纫技术方面的专业知识，来优化宇航服的外层设计。2025年8月，“公理太空”公司宣布在NASA的中性浮力实验室成功完成了AxEMU的载人水下测试，以模拟在失重环境中的可行性。

“公理太空”公司表示，AxEMU将在2025年末至2026年初接受关键设计审查，这是验证所有设计是否符合在恶劣月球条件下运行的关键一步。此后还需要与SpaceX公司的月球着陆器进行系统集成测试。路透社称，登月宇航服的复杂设计需要经过严格的安全测试。这一过程导致了整体项目的延误。不过，“阿尔忒弥斯3”号任务也在不断推迟，目前该任务已经推迟到2027年，AxEMU有望在此期间完成测试。
难建成的月球核电站
除了载人重返月球任务外，“阿尔忒弥斯”任务更宏大的目标是在月球建立长期驻留机制。达菲在记者会上毫不掩饰地宣称，“月球上有一个地方，大家都知道那里是最好的，那里有冰，有阳光。我们想抢先到达那里，把那里据为己有。”英国广播公司称，月球含有的珍贵金属与矿物，用途广泛，可用于从超导体到医疗设备等领域。

美国“太空”网站称，在达菲的推动下，NASA近期宣布将加速在月球建造核反应堆的计划，目标是在2030年前完成一座100千瓦级核反应堆的发射与部署。报道提到，NASA有意在月球南极地区建立基地，这些地区靠近永久阴影的陨石坑，据信那里存储有丰富的水冰资源。但由于这些地区永远处于黑暗之中，无法利用太阳能，因此需要利用核能发电提供能源。

根据NASA的评估，需要至少100千瓦级的核反应堆才能满足栖息地运转、生命支持系统、通信系统、科学实验以及采矿和燃料生产等工业运营的需求。美国《新闻周刊》认为，月球核反应堆最有可能的设计是：使用铀燃料的紧凑型裂变反应堆。该反应堆将构建多层屏蔽系统以保护宇航员免受辐射影响，使用斯特林发动机或其他热电转换系统，将核裂变产生的热量转化为电能。核反应堆可埋在月球风化层下，以进一步减少辐射暴露并调节温度，远程控制和监控系统将确保其能在无人值守的情况下安全运行。

但美国《纽约时报》透露，尽管科学家们确认“月球核电站并非天方夜谭”，但多数专家认为2030年前实现部署仍不现实。NASA此前只提议建造40千瓦级核反应堆，美国核能专家凯瑟琳·赫夫教授直言，这个时间表过于激进，甚至有些荒谬，需要突破核材料太空运输的安全瓶颈、确保反应堆在月球表面高达310摄氏度的昼夜温差和低重力条件下稳定运行，以及开发特殊的废热管理系统等。此外，运送如此规模的核反应堆，还需要有足够运力的超重型火箭，这些配套设施和技术都很难在未来5年内完成研制。

此外，一个包括NASA研究人员在内的科学家团队近日发现，NASA在空间生命保障系统研发领域“与中国存在关键差距”。香港《南华早报》称，美国的空间生命保障系统，包括国际空间站所采用的方案，都依赖于补给飞行任务来输送水、食物及其他消耗性物资，但如果想要在月球或火星长期驻留，将受到补给发射带来的巨额成本和复杂后勤问题的限制，因此生物再生式生命保障系统（BLSS）被认为是人类长期深空任务的更优解决方案。但该研究团队发现，自21世纪初以来，美国对该研究领域的支持力度逐渐降低。