在整个人类历史上,只有24个人亲眼见过月球背面。清一色是男性、美国人、白人:就是1968到1972年间执行登月任务的九批阿波罗宇航员。其中只有五人仍然在世,且均已年过九旬。现在,如果阿尔忒弥斯2号任务成功完成其近10天的太空之旅,另外四名宇航员——包括一名女性、一名黑人和一名加拿大人——将能够加入这个精英俱乐部。发射定在4月1日(周三)下午,从美国佛罗里达海岸进行,但如果倒计时期间检测到任何微小异常,或天气预报恶化,发射可能会推迟。
半个多世纪以来首批前往月球的宇航员不会着陆,甚至不会像阿波罗任务那样冒险靠近并进入轨道。他们只会环绕月球飞行,高度超过7400公里(4600英里)。不过,保持这一安全距离的好处是,他们将拥有欣赏月球背面的绝佳视角:他们将成为首批完整看到它的人,亲眼看到人类从未见过的月球表面。
指令长里德·怀斯曼、驾驶员维克托·格洛弗,以及任务专家克里斯蒂娜·科赫和杰里米·汉森已经训练了多年,以观察月球背面的各种环形山、月海和其他地质特征。在升空之前,他们无法确切知道在该任务的关键时刻能看到什么,那时他们还可能打破一项历史纪录:成为离地球最远的人类。这完全取决于最终的发射日期和时间。那个时刻将决定:五天后当他们抵达月球背面时,某些区域会被阳光照亮,而其余部分则看不见。
4月份可选的发射日期,月球背面被照亮的区域会比3月份的机会更小。这也是美国国家航空航天局(NASA)急于加快准备、尽早启动任务的原因之一。但在一次彩排后,火箭的上面级发现故障,导致发射推迟。
绕月飞行
在这个新的太空时代,NASA不愿让猎户座飞船上的宇航员——这是该飞船首次载人飞行——承担1968年12月首次载人绕月飞行的阿波罗8号任务所冒的风险。到达那里后,飞船上的“太空牛仔们”必须全功率点燃发动机以减速,从而进入月球轨道。而阿尔忒弥斯2号将保持在自由返回轨道上,之所以这样称呼,是因为飞船会自动转向并返回,划出一个“8”字形路径。它就像回旋镖一样,利用地球和月球引力对其施加的力的相互作用。
采用自由返回轨道是人类探访另一个世界最简单、最安全的方式。但要使所有这些轨道和引力的编排起作用,飞船必须在精确的日期和时间发射升空。这严重限制了发射窗口,对于阿尔忒弥斯2号来说,每个农历月中只有五六天可以发射。而在最终选定的那一天,只有两个小时的时间窗口可以尝试发射。如果这几个小时的天气预报不利,NASA将推迟发射。这将是整个任务六个阶段里最复杂、也最危险的一环。
猎户座飞船的宽度与面包车相当,但高度差不多是它的四倍,重量相当于两辆巴士。要将如此巨大的飞行器送入太空并使其进入安全的初始地球轨道——这是任何太空任务的关键第一步——需要像SLS这样的巨型火箭。包括飞船在内的总高度达到98米:就像一栋30层楼那么高,但装载着200万升极易爆炸的液态氢。
所有这些燃料和能量都是为了让飞行器能克服地球引力、升入太空,达到超过100公里(62英里)的高度。一旦到了那里,它必须继续爬升并加速,直到速度超过每小时27,000公里(16,777英里),这是进入轨道所必需的。
在太空竞赛的整个历史中,SLS是实现这一壮举的最大、最强大的火箭。在短短八分钟内,它就能将猎户座飞船送入轨道,然后飞船差不多要花一个半小时完成绕地球的第一圈飞行。
一旦猎户座安全进入太空,NASA设计了一套严格的测试程序,会在阿尔忒弥斯2号任务的第一天全程进行。目标是验证飞船已准备好搭载人类前往月球。为此,最实际的方法就是把它发射到一个高地球轨道——在此任务中,该轨道距离地球最远可达74,000公里(45,980英里)——从而将其送入深空。
自1972年阿波罗登月任务结束以来,没有人离地球这么远过。除了测试飞船的生命支持和推进系统外,在第二次延长的绕地球轨道运行期间,猎户座会与火箭的上面级分离,并进行机动来重新靠近它。这是两个部件之间一场缓慢而精密的太空舞蹈,持续数小时,需要阿尔忒弥斯2号的飞行员手动控制。这将是2027年阿尔忒弥斯3号主要目标的一次预演:测试飞船与仍在建造中的月球着陆器之间的对接,这对于宇航员在计划于2028年进行的任务4和5中踏上月球表面至关重要。
完成绕地球第二圈后,猎户座飞船将再次回到200公里(124英里)以下高度。整整一天的测试过后,它必须准备好踏上真正的月球之旅。这是决定性时刻,聚光灯会打在由欧洲航天局(ESA)设计、空客建造的部件上。欧洲服务模块给载人舱供电(太阳能板已经展开)、供水,还管温度控制。它的引擎还将在剩余旅程中推进飞船。发射后1天1小时37分,凭借主引擎的强大推力,飞船直冲月球而去。
由于这是自由返回轨道——飞船不会进入月球轨道——从那一刻起,只有少数几次更柔和的服务模块辅助引擎点火。这些点火将用于修正轨迹,防止飞船偏离航线。在为期四天的月球之旅中,大约每24小时进行一次修正。在此次任务中被宇航员命名为“The Integrity号”的载人舱内,他们将为飞越月球做好准备。
所有月球任务都必须环绕月球飞行,飞到它的背面——那片人类肉眼几乎没探索过的地方。这是看月球那一面的唯一办法,我们称之为背面,因为它始终背向地球。
在阿尔忒弥斯2号任务中,在该次飞越期间,宇航员最终可能比以往任何人都离地球更远——如果任务于4月1日发射,他们肯定会——从而打破阿波罗13号创造的纪录。届时,月球背面就像伸直手臂托着个篮球那么大。虽然看起来不算大,但这比我们从地球或国际空间站观测到的月球大了50多倍。在我们的天空中,看到的月球从未超过豌豆大小。
阿尔忒弥斯2号乘组将在那几小时关键时间拍摄并研究飞越过程中背面的细节、颜色甚至阴影;尤其要利用无线电静默——宇航员到了月球对面,至少半小时跟地球联系不上。
这是不可避免的——月球挡在它们中间,成为一道通信信号无法穿透的屏障——这种通讯中断影响着所有月球任务。当地球再次出现在宇航员的视野中时,这种通讯中断才会终结,届时阿尔忒弥斯2号乘组将尝试重现那张著名的‘地出’照片,这是阿波罗8号任务于1968年拍摄的科学史上的标志性图像之一。
一旦月球背面观测阶段完成,宇航员们便可以放松下来。由于采用自由返回轨道,整个过程是自动化的:无需任何手动操作就能自动返航。只不过,在返回旅程的四天中,每天仍需进行轻微的轨道修正。
第一天他们几乎完全自由。此后,他们还将进行科学实验、新的耐力测试和飞船驾驶测试,并通过视频连线与地球互动,公开亮相。这是10天旅程的最后一段,他们乘坐的是下一代太空舱,比阿波罗任务中使用的更为舒适、设备更先进。即便如此,四名宇航员仍将在一个货车车厢大小的空间里共同生活,里面摆满了各种仪器,任务期间24小时待在这个空间里。
当返回之旅接近尾声时,在距离地球表面120公里(75英里)的高度,太空舱将与猎户座飞船的其余部分分离。随后,它利用自身引擎调整姿态,以正确角度再入大气层。目标是最大限度地降低这一旅程最后阶段的风险,这一阶段跟发射一样关键。
这将是一段持续16分钟的惊险下降,当乘员舱以超过时速4万公里(24,855英里)进入大气层时,下降开始,随后逐步减速——首先,大气摩擦使外壳温度飙升至2700°C以上,接着,多级降落伞依次展开,帮助减速。
最后,如果一切顺利,速度将放缓至像慢悠悠骑车一样:以每小时约30公里(18.5英里)的速度,太空舱将轻轻降落在加州圣迭戈海岸外的太平洋上。
在短暂而危险的下降过程中,飞船还会与任务控制中心短暂失联。这种短暂的揪心时刻,在溅落(任务结束的标志)之前,取而代之的是长达两小时的等待。这段时间用来等回收船到达,同时在把月球旅行者接上船之前还要做一大堆检查。
他们将载入史册,成为时隔半个世纪后重启征服地球卫星的四位宇航员。尽管他们未能踏上月球,但月球景色会永远印在他们脑子里。那些人类从没见过的月球背面陨石坑和月海,得益于他们细致的科学工作,将永远被记住。
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