【阿尔忒弥斯二号任务】时空回旋镖

4月1日SLS太空发射系统从美国东海岸发射升空

SLS上面级分离

NASA的阿尔忒弥斯2号任务自4月1日从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空以来，搭载4名宇航员的猎户座飞船的任务行程（10天）已接近尾声。本次任务也是自1972年阿波罗17号任务（20世纪最后一次载人登月）以来，首次载人离开近地轨道（LEO）的任务，并且还将刷新人类“最远”飞行纪录，超越由美国宇航局阿波罗 13 号任务（登月失败，中途修改轨道，绕月紧急返回）的三名宇航员于 1970 年 4 月创造 400171 公里的记录（猎户座飞船在月球背面距离月面高度约7400km，远高于阿波罗13号的254km）。

历经半个多世纪，人类再次向近地轨道以外的空间飞行

一、轨道总览：号称史上最安全的自由返回8字环月
阿尔忒弥斯2号首次采用主动式8字形自由返回轨道，而非阿波罗时代被动应急方案。任务全程约10天，飞行里程约40万公里，飞船先绕月背面利用引力弹弓加速，再返回地球。轨道大致分为如下阶段：

阿尔忒弥斯相对于阿波罗飞船飞行更远，方案更稳妥

1. 地月转移窗口段
发射首日：火箭点火8分钟后加速至每秒5英里，在90分钟完成地球轨道环绕。升空50分钟后进行第一次轨道机动，约1小时后第二次点火，3小时23分钟后猎户座飞船与推进舱分离进入地月转移轨道。
核心意义：避开范艾伦辐射带峰值区域，确保乘员免受高强度粒子辐射。
2. 地月交汇段
发射第4日：飞船通过月球引力捕获区，利用月球背面引力弹弓减速，形成稳定的绕月轨道。飞船将首次公开直播月球背面影像，并验证深空导航与通信系统的可靠性。
3. 自由返回段
飞船沿8字轨迹返回地球轨道，全程无需额外点火修正。这一轨道设计确保一旦出现故障，飞船可自动返回地球，应急能力比阿波罗任务提升120%。
4. 再入地球段
飞船以32马赫高速进入大气层，通过升力控制“打水漂”减速，最终在太平洋软着陆。

二、轨道设计的独特优势以及与阿波罗十三号任务的区别
1.设计理念及优势
安全性优先：相比阿波罗13号被动启用的应急轨道，该方案将自由返回路线与测控通信系统结合，实现主动安全备份。
效率最优解：8字轨道使飞船总燃料消耗比传统转移轨道降低30%，减少深空驻留时间至10天内，大幅降低生命保障系统负荷。
2. 设计出发点的本质区别
阿尔忒弥斯2号将自由返回轨道作为原生设计，本次任务本身是阿尔忒弥斯计划的首次载人验证任务，选择只掠月而不环月的自由返回，核心目的就是拉满首次载人任务的安全性——哪怕飞船出现全动力失效故障，也能依靠月球引力自然返回地球，无需外部救援。
而阿波罗13号原本是执行载人登月任务，已经切入了预定登月转移轨道，是在服务舱氧气罐爆炸、动力和生命保障系统濒临失效的绝境下，临时紧急变轨转入自由返回轨道，完全是应急求生方案。

猎户座飞船飞行期间拍摄近月画面

猎户座舷窗回望地球

3. 轨道动力学设计的差异
阿尔忒弥斯2号的8字形轨道设计更平缓安全：近月点高度达7400千米，远离月球表面的强引力扰动，全程仅靠月球引力弹弓完成航向转向，不需要额外的大推力修正，燃料消耗远低于应急改装轨道，也给10天任务留足了测试深空导航、通信、生命保障系统的时间。
而阿波罗13号的应急轨道是从原有登月轨道硬改出来的，最终近月点仅254千米，需要宇航员手动操作登月舱发动机完成多次变轨修正，尤其是关键的加速燃烧（PC+2），燃料消耗远超计划，以此来压缩飞行时间，避免氧气和电力提前耗尽。

4. 技术传承与升级
两者核心原理一致，都是利用月球引力改变航向、节省返回燃料，自由返回轨道的设计思路最早在阿波罗时代得到实战验证；阿尔忒弥斯2号则把半个世纪前的应急方案，优化成了成熟的主动安全设计，适配了现代载人深空任务更高的安全标准，是对经典航天技术的继承与升级。所以，虽然NASA近年来在制造工艺、品控方面愈显拉胯，但是轨道设计和工程管理方面，咱们还是有很大距离需要追赶。

猎户座飞船内部

美丽的蓝色星球

远离近地轨道带来的既视感是无尽的孤独和恐惧，也需要技术的支撑

三、核心技术挑战
阿尔忒弥斯2号作为50多年来首次载人深空任务，其技术挑战集中在极端环境下的生存保障与硬件可靠性。
1. 热防护系统的安全性
隔热罩剥落隐患：在阿尔忒弥斯1号无人飞行中，猎户座飞船的隔热罩出现了非预期的材料剥落。本次任务没有试图解决隔热层的问题，而是采用更快速激进的返回方案，仅试图减少再入段之中暴露在高温等离子体中的时间，由于载人返回时的再入速度高达32马赫，表面温度可达2700摄氏度，隔热罩的结构完整性是宇航员生还的绝对红线。由于隔热罩问题，本次任务在安全风险评级中，被安全专家列为A级风险，NASA在后续发射中必须通过复杂的地面模拟与传感器监控来对冲这一不确定性。

猎户座飞船的复合防热层

阿尔忒弥斯1号任务猎户座飞船返回后防热层出现了多处烧蚀剥离

2. 深空环境的生存考验
辐射防护：月球轨道的辐射强度是国际空间站的2-3倍。任务需验证猎户座飞船内含聚乙烯的多层防护结构能否有效屏蔽高能粒子，并保障长达10天的生命支持系统不间断运行。
通信延迟与可靠性：由于涉及绕月飞行，任务需依靠全球50多个测控站及中继卫星网络，确保飞船在掠过月球背面及深空时通信不中断。

SLS火箭示意图

猎户座飞船示意图

3. 运载工具的顽疾
SLS火箭多次因发射前故障推迟发射，在多次湿彩排和发射尝试中，频繁出现脐带塔接口液氢泄漏及上面级氦气供应中断的问题，这已是同一位置三年内重复发生的故障。这些底层硬件的重复性故障直接导致了任务从2月延至4月。而且发射前准备阶段先后出现火箭上面级氦气供应中断、氦气流循环异常等问题，故障特征与阿尔忒弥斯1号任务类似，就是屡教不改啊，不过好在发射成功了，以后留给大洋彼岸犯错的机会也不多了，毕竟大宝贝RS-25用一次少4发，氢氧神教宝贝好发动机存货不多了，心疼啊。

组装过程中的SLS芯一级

试车台前的RS-25，是人类历史上最昂贵也是性能最好的火箭发动机

阿尔忒弥斯II任务发射过程——固体推进器分离