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阿耳忒弥斯计划

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阿耳忒弥斯计划
Artemis program
国家 美国
组织发起方：美国国家航空航天局
参与方：
目标可持续的有人月球探测
状态进行中
航天计划信息
花费93亿美元（2012年－2025年）
53亿美元（2021年－2025年）[1]
持续时间2017年，​7年前​（2017）至现今[2]
首次航天飞行阿耳忒弥斯1号[3]
首次载人航天飞行阿耳忒弥斯2号（计划2025年9月）
发射地点
航天器信息
载人航天器
运载火箭

阿耳忒弥斯登月计划[注 1][5]（英语：Artemis program）是一项机器人的和人类的国际合作探索月球计划，由美国国家航空航天局(NASA)主导的月球探索计划，于2017年正式启动。有6个合作机构：欧洲空间局、日本宇宙航空研究开发机构、德国航空航天中心、意大利航天局、以色列航天局 、加拿大航天局。阿耳忒弥斯计划将自1972年阿波罗17号任务以来首次在月球上重建人类存在。 该计划的既定长期目标是在月球上建立一个永久基地，并促进人类前往火星的任务。

阿耳忒弥斯计划的两个主要要素源自于现已取消的星座计划：猎户座飞船、和太空发射系统（作为战神五号运载火箭的转世）。该计划的其他部分，例如月球门户空间站和人类登陆系统（英语：Human Landing System）(HLS)，正在由政府航天机构和私营航天公司开发。这种合作受到《阿耳忒弥斯协定》和政府合约的约束。

截至2023年10月，已有29个国家和1个地区签署了协定[4]， 包括传统的美国太空合作伙伴，如欧洲空间局以及加拿大、日本和英国的机构，和新兴的太空强国，如巴西、韩国、和阿拉伯联合酋长国[6] 。

猎户座飞船的首次发射和首次使用太空发射系统最初定于2016年，但面临多次延误: 于2022年作为无人的阿耳忒弥斯1号任务发射，搭载机器人和人体模型。 按照计划，阿耳忒弥斯2号载人发射将于2025年进行，阿耳忒弥斯3号载人登月计划将于2026年进行，阿耳忒弥斯4号将于2028年与月球门户对接，阿耳忒弥斯5号将于2030年初与欧洲空间局的ESPRIT、加拿大的Canadarm3和NASA的月球地形车进行对接，而阿耳忒弥斯6号的对接预计将在2031年初将科学气闸与月球门户整合在一起。之后，NASA预计从那时起，每年都会进行月球登陆。 然而，一些观察家指出，由于美国国家航空航天局对承包商管理不善，该计划的成本和时间表可能会超支和延迟[7][8]。

其中，阿耳忒弥斯3号会将第一位女性和第一位有色人种送至月球[9]，也是首次多国合作登月。

命名

该计划以希腊神话中月神阿耳忒弥斯命名，她是太阳神阿波罗的孪生姐姐，此前美国的登月计划叫阿波罗计划（1961–1972年）。

概述

计划中的阿耳忒弥斯任务

阿耳忒弥斯计划是围绕着一系列太空发射系统（SLS）任务组织的。这些太空任务的复杂性将增加，并计划每隔一年或更长时间进行一次。 美国国家航空航天局及其合作伙伴已计划执行阿耳忒弥斯1号至阿耳忒弥斯5号任务；后来的阿耳忒弥斯任务也被提出。每个太空发射系统任务的重点是发射运载猎户座飞船的太空发射系统运载火箭。阿耳忒弥斯2号之后的任务将依赖其他组织和航天器发射的支援任务来实现支援功能。

历史

参见：阿耳忒弥斯任务列表
艺术家对星座计划登月舱（左）和太空舱的渲染
SLS发射的艺术想像图

早期历史

阿耳忒弥斯计划包含了先前取消的美国国家航空航天局计划和任务的几个主要组成部分，包括星座计划和小行星重定向任务（英语：Asteroid Redirect Mission）。星座计划最初由美国国家航空航天局 2005 年授权法案立法，包括战神一号运载火箭、战神五号运载火箭和猎户座载人探索飞行器的开发。该计划从2000年代初期一直持续到2010年。[10]

2009年5月，贝拉克·奥巴马总统成立了奥古斯丁委员会 (Augustine Committee)，以考虑多项目标，包括支持国际空间站、发展近地轨道以外的任务（包括月球、火星和近地天体）以及利用商业航天工业在规定的预算范围内。[11]该委员会得出的结论是，星座计划资金严重不足，2020年登月是不可能的，星座计划随后被搁置。[12]

2017年6月30日，唐纳德·特朗普总统签署行政命令，重建国家太空委员会，由副总统迈克·彭斯担任主席。特朗普政府的第一个预算请求保留了奥巴马时代的载人航天计划：商业补给服务、商业载人发展、太空发射系统和用于深空任务的猎户座航天器，同时减少地球科学研究并呼吁撤销美国国家航空航天局的教育办公室。[13]

重新定义并命名为阿耳忒弥斯

2017年10月，美国国家航空航天局正式宣布将实施阿耳忒弥斯计划，其目标是在2024年前将美国航天员送上月球，并在2028年前于月球表面建立永久基地，为登陆火星和更深层次的深空探测任务奠定基础[14]。

2019年5月，美国总统唐纳德·特朗普表示，将全力支持阿耳忒弥斯计划，争取2024年实现重返月球，并尽快实现人类长期居住在月球等初步目标。

2020年5月，美国公布《阿耳忒弥斯协定》，为协定缔约国提出月球探测和外空资源开发的共同原则。2021年2月，拜登政府决定支持NASA继续进行此计划。同年4月，NASA公布与SpaceX签定合约，并批出29亿美元，用于研发及生产2艘登月船[15]。不过，竞争对手蓝色起源及Dynetics随即向问责署提出抗议。之后NASA也暂停了与SpaceX的合作工作[16]。

2021年11月9日，美国国家航空航天局宣布推迟载人登月计划至2025年[17]。

阿耳忒弥斯1号 (2022年)

阿耳忒弥斯1号从肯尼迪航天中心39B号发射台(LC-39B)发射升空。
更多信息：阿耳忒弥斯1号

2022年8月29日，在火箭的四个核心级发动机之一的氢排放管线出现问题后，NASA 取消了发射阿耳忒弥斯1号的尝试[18]。下一次发射窗口为9月3号[19]。

2022年9月3日，因氢泄漏，NASA 再次取消发射阿耳忒弥斯1号的尝试[20]。

2022年11月16日，NASA在肯尼迪航天中心成功发射阿耳忒弥斯1号登月火箭。[21]

阿耳忒弥斯1号于12月11日太平洋标准时间09:40（世界标准时间17:40）完成，当时猎户座飞船在一次破纪录的任务后溅落在加利福尼亚州以西的太平洋，在安全返回地球之前，阿耳忒弥斯的绕月路径超过140万英里。这次降落距离美国国家航空航天局阿波罗17号登月（最后一次登陆月球表面的载人任务）已有50年了。[22]

阿耳忒弥斯2号 (2025年)

更多信息：阿耳忒弥斯2号

截至2024年5月，阿耳忒弥斯2号计划于2025年9月发射载人飞越月球。该任务的欧洲服务模块（英语：European Service Module）已于2023年完成并移交给NASA。 [23]阿耳忒弥斯2号的猎户座模块测试正在进行中。2024 年 4 月，洛克希德预计在 9 月之前移交猎户座舱。[24][25][26]据宣布，猎户座模块已于 2024 年 4 月成功完成电磁测试，此后该模块将进行进一步的工作，为 2024 年夏季的额外测试做准备。[27]美国宇航局监察长办公室（英语：NASA Office of Inspector General）于 2024 年 5 月 1 日发布的报告称，只要对猎户座隔热罩采取纠正措施，任务仍按计划进行。[28]阿耳忒弥斯2号机组人员计划在发射前进行一系列训练和模拟，第一次训练和模拟于 2024 年 5 月进行。[29]

机组人员

Christina Koch
克里斯蒂娜·科赫
主要乘组
岗位（英语：Astronaut ranks and positions） 宇航员
指令长 美国 里德·怀斯曼, NASA
第2次飞行
驾驶员 美国 维克托·格洛弗, NASA
第2次飞行
有效载荷专家 美国 克里斯蒂娜·科赫, NASA
第2次飞行
任务专家 加拿大 杰里米·汉森, CSA
第1次飞行

阿耳忒弥斯3号 (2026年)

更多信息：阿耳忒弥斯3号

阿耳忒弥斯3号预计将于2026年9月发射，成为阿波罗17号以来首次载人登陆月球。2024 年 2 月，NASA 完成了星舰人类登陆系统对接系统的全面资格测试。[30]同样在 2 月份，任务中使用的 SLS 核心级的大部分制造工作已经完成。[31] 2024年4月，NASA宣布成功完成星舰首次内部推进剂转移展示。星舰的加油机变体能够充当星舰人类登陆系统的轨道推进剂库(Orbital propellant depot)，这是完成阿耳忒弥斯3号任务所需的关键能力。预计将于 2025 年进行船对船推进剂转移演示，以进一步证明该能力。[32]据报道，用于该任务的欧洲服务模块（英语：European Service Module）预计将在 2024 年夏季移交给 NASA。[33]

阿耳忒弥斯4号 (2028年)

更多信息：阿耳忒弥斯4号

阿耳忒弥斯4号预计将于 2028 年 9 月发射。在发射任务之前，猎鹰重型火箭计划发射前两个月球门户空间站元件：动力和推进元件（英语：Power and Propulsion Element）以及居住和后勤前哨站（英语：Habitation and Logistics Outpost），目前计划于 2025 年末发射。然后，阿耳忒弥斯4号将负责与国际居住模块（英语：International Habitation Module） (I-Hab) 一起发射，并将模块新增至月球门户。

阿耳忒弥斯5号 (2030年)

更多信息：阿耳忒弥斯5号

阿耳忒弥斯5号预计将于2030 年3 月发射。该任务将使用太空发射系统火箭和猎户座飞船将4名宇航员发射到月球门户空间站，这将是阿耳忒弥斯计划的第三次登月。此外，阿耳忒弥斯5号也将向月球门户空间站交付两个新元件。[34]与门户对接后，两名宇航员将登上蓝月着陆器，将其飞至月球南极，并在月球地形车(Lunar Terrain Vehicle)附近着陆。这将是自阿波罗17号以来首次使用无压月球车(an unpressurized lunar rover)的登月。[35]

阿耳忒弥斯6号 (2031年)

阿耳忒弥斯6号 预计将于 2031 年 3 月发射。[36]据NASA称，这项任务的主要目标是将载人舱和科学气闸舱与月球门户空间站整合，并完成阿耳忒弥斯任务的第四次载人月球表面探险。[37]截至 2024 年，穆罕默德·本·拉希德航天中心（英语：Mohammed bin Rashid Space Centre）正在建造气闸舱。[38]

航天器

猎户座

主条目：猎户座飞船

猎户座飞船可承载四名宇航员，其研发历史可追溯到星座计划时期[39][40][41]。2010年2月1日，美国总统奥巴马正式提议取消星座计划，并认为该计划“超预算、进度落后而且缺乏新意”[42][43]。有关法案于同年10月成为法律，星座计划宣告终结[44]。但猎户座飞船的计划获得保留沿用至阿耳忒弥斯计划、现称为猎户座多功能载人飞船（MPCV）。

月球门户

主条目：月球门户

月球门户是美国国家航空航天局计划中将于2020年代建造的空间站。该空间站将用作计划中深太空运输（设想中使用电推进及化学推进的载人可重复使用载具）去往目的地（例如火星）的中转站[45][46]。如果计划实施，深太空门户将类似国际空间站，会以商业及国际合作的形式建造、运行和服务，作为对月表和火星进行无人、有人探测的集结地。

第一阶段早期网关与动力和推进组件（左）、居住和后勤前哨（中心前景）、和货运飞船（中心背景）的描绘。

月球门户仍处于不断演进的早期概念阶段，至少包含以下几个模块：

  • 能源与推进组件（PPE）用于为空间站和离子推进器发电，由EM-2任务发射。
  • 月球居住模块（Cislunar Habitation Module）为空间站提供长期居住的条件，提供一个猎户座飞船的对接口，由EM-3任务发射。
  • 后勤模块（Gateway Logistics Module）为空间站提供后勤服务和实验条件，附带一个加拿大航天局制造的机械臂[47]，由EM-4任务发射。
  • 气闸模块（英语：Gateway Airlock Module）用于执行舱外活动外，并为深空运输提供停靠点，由EM-5任务发射。

载人着陆系统

星际飞船载人着陆系统

星际飞船载人着陆系统是SpaceX星舰的简化版，仅用于在月球表面和LOP-G之间往返运送宇航员和货物。此版本的星舰因为只需往返月球轨道与月面，因此不需要安装大气再入所需的襟翼和隔热盾。为了不扬起月尘，较小的着陆发动机将安装在星舰的上半部分。

Dynetics载人着陆系统

Dynetics方法可实现近期的可重用性和可持续性，并提供强大的，商业支持的着陆能力，同时拥有针对栖息地，电力，热力和其他子系统的经过飞行验证的技术。该系统的乘员模块旨在容纳两名乘员，以执行从月球轨道到月球表面和后部的任务，包括在地面停留约一周的时间。或者，它可以载送最多四名合适的机组人员往返月球表面。[48]

高级探索着陆器

高级探索着陆器是NASA小组的三阶段着陆器概念，用作商业建议的设计参考。按照建议，在离开门户之后，转换模块会将机组人员带到低月球轨道，然后分开，之后下降模块将处理到月球表面的其余旅程。最多四名机组人员可能需要花费长达两周的时间在地面上，然后才能登上上升模块，这将使他们返回网关。每个模块的重量约为12至15公吨，将由商业发射器单独交付并集成在深空门户上。宇航员将在月球上方大约1000至70,000公里（620至43,500英里）之间的网关近直线光晕轨道上登上着陆器，而圆形低轨道则高约100公里（62英里）。上升和转移模块均可设计为可重复使用，下降模块留在月球表面。[来源请求]

波音的着陆系统
主条目：Boeing Lunar Lander

这是一项设计月球着陆器和月球轨道航天器的建议，该航天器将使用美国航空暨国家航空航天局正在开发的太空发射系统。[49]该概念是对2019年5月美国航空暨国家航空航天局（NASA）征集约数十家公司进行月球着陆器设计的回应。[50]

月球巡游车

2020年7月10日，美国航空暨国家航空航天局与日本政府签署了联合宣言，日本将利用其在希望号实验舱等所累积的太空经验，在月球门户项目上为美国主导的月球探测计划提供协助[51]。美国NASA高级探索系统代理主任Mark Kirasich表示，目前的计划是与日本JAXA和丰田汽车合作开发一款封闭式机舱漫游车，以支持宇航员长达14天（目前称为月球巡洋舰（英语：Lunar Cruiser））[52]，本次探月任务的预期发射时间是2029年[53]。

Dragon XL

主条目：龙XL号货运飞船

NASA选择了SpaceX的Dragon XL，用于运载货物到月球通道。Dragon XL将会使用猎鹰重型运载火箭发射。[54]

运载火箭

根据NASA 于2020年5月概述并于2021年7月授予HLS 合约进行完善的早期任务概念，计划支援阿耳忒弥斯计划的主要地球发射运载工具将包括用于猎户座飞船的NASA太空发射系统火箭、猎鹰重型运载火箭用于月球门户的各种组件， 以及用于最终交付HLS车辆的星舰人类登陆系统配置。 其他标准 SpaceX 星际飞船稍后可能会用于满足其他尚未确定的船员和/或货物装卸任务需求。 稍后还将使用额外的运载火箭来提供 CLPS 货运服务。 欧洲阿丽亚娜6号运载火箭已被提议于2019年7月成为该计划的一部分。[55]

运载火箭
运载火箭 任务 有效有效载荷 每次发射的
预计成本 		首次发射
近地轨道 (LEO) 地月转移 (TLI)
SLS Block 1 载人运输 95 t 27 t US$20亿 2022年[3]
SLS Block 1B 载人运输,
I-HAB Gateway Module 		105 t 42 t US$20亿 开发中（2028年）
SLS Block 2 Crew transportation,
Heavy payloads 		130 t 45 t US$20亿 开发中（2029年后）
猎鹰重型运载火箭 Dragon XL launches,
two Gateway modules,
VIPER 		63.8 t US$1.5亿
(expendable)[56] 		2018 年 2 月 6 日
火神火箭 CLPS missions 27.2 t 12.1 t US$8.2亿–20亿 2024 年 1 月 8 日
猎鹰9号运载火箭 CLPS missions 22.8 t US$6200万[57] 2010年
电子号运载火箭 CAPSTONE 0.3 t US$750万[58][59] 2017年
SpaceX星舰 Starship HLS,
heavy CLPS payloads 		150 t 150 t[a] US$200万（目标）[60][b] 2023 年 4 月 20 日
阿丽亚娜6号运载火箭 Argonaut 21.6 t €1.15亿[61][62] 2024 年夏季[63]
  1. ^ 需要在近地轨道 (LEO)加油
  2. ^ 每次发射。 可能需要加油发射

宇航员

2020年1月10日，美国国家航空航天局第22批宇航员 （昵称为“乌龟”）毕业并被分配到阿耳忒弥斯计划。 该小组包括两名加拿大航天局（CSA）宇航员。 该团体的昵称来自于之前的宇航员团体“八球（The 8-Balls）”，这一传统可以追溯到1962年的“水星计划七人”，随后“新9人小组（Next Nine）”的绰号也随之而来。 他们之所以被赋予这个名字，很大程度上是因为飓风哈维。 一些宇航员将执行阿耳忒弥斯登月任务，并可能成为第一批飞往火星的机组人员。

计划的月面作业

艺术家演绎的阿耳忒弥斯宇航员在月球舱外活动(EVA)期间穿着 xEMU 航天服和 xPLS 生命维持背包

阿耳忒弥斯基地营(Artemis Base Camp)将支援长达两个月的任务，并将用于研究未来月球或火星基地使用的技术，然后未来的固定模块可能会在政府和商业项目中定期使用数十年。它很可能是之前机器人任务已经访问过的地点。它将由三个主要模块组成：

  • 表面栖息地（The Surface Habitat , SH）模块，是月球第一批居民的最初居住结构和月表基地。
  • 月球地形车（英语：Lunar Terrain Vehicle）（Lunar Terrain Vehicles, LTV）是一种无压漫游车，用于在基地附近运送合适的宇航员和货物。
  • 加压漫游车 (Pressurized Rovers, PR) 是一种配有小型备用居住设施的加压车辆，因此可以在距离基地数十公里之外进行多日和更远距离的探索。[64]

专业月球设备开发

阿尔忒弥斯航天服

阿耳忒弥斯计划将使用2019年10月推出的两种航天服：探索舱外机动装置 (xEMU) ，和猎户座乘员生存系统 (OCSS)。

2021年8月10日，美国宇航局监察长办公室的审计报告得出的结论是，航天服最早要到 2025 年 4 月才能准备好，这可能会推迟原定于2024年末执行的任务。作为对监察长报告的回应，SpaceX表示他们可以提供这些航天服。

  • xEMU 航天服适合于月球表面舱外活动 (EVA)
    xEMU 航天服适合于月球表面舱外活动 (EVA)
  • OCSS 航天服适合于发射和再入
    OCSS 航天服适合于发射和再入

签约国家

主条目：阿耳忒弥斯协定

目前，阿耳忒弥斯协定已有美国、法国[65]、澳大利亚、加拿大、日本、卢森堡、意大利、英国、阿联酋、乌克兰、新西兰、巴西、韩国、巴林、罗马尼亚、以色列、墨西哥、新加坡[66]、曼岛[67]、沙特阿拉伯 [68]、哥伦比亚[69]、波兰[70]、尼日利亚、卢旺达[71]、西班牙[72]、厄瓜多尔[73]和印度[74]共27个国家及地区签署并加入。

任务飞行

主条目：阿耳忒弥斯任务列表

阿耳忒弥斯1号-6号

截至2019年，所有载人任务均计划由肯尼迪航天中心39号发射场的太空发射系统发射。目前的计划要求从其他火箭和发射场发射一些辅助硬件。

任务 Patch 发射日期 乘员 运载火箭 登陆器 期间 目标 状态
阿耳忒弥斯1号
2022年11月16[75][3] 不适用 SLS Block 1 不适用 25天[76] 不载人的绕月球轨道并返回 成功
阿耳忒弥斯2号 2025年9月[77]
SLS Block 1 不适用 ~10天 4人的月球飞掠 计划
阿耳忒弥斯3号 2026年9月[77] 待公布 SLS Block 1 星舰人类登陆系统 Option A [78] ~30天 4人绕月，2人登月。[79] 计划
阿耳忒弥斯4号 2028年9月[80] 待公布 SLS Block 1B 星舰人类登陆系统 Option B [78] ~30天 4人绕月、登月、[78] 并将I-HAB模块运送到月球门户。[81] 计划
阿耳忒弥斯5号 2030年3月[82] 待公布 SLS Block 1B 蓝色起源 蓝月着陆器[83] ~30天 使用月球地形车登陆月球，并将 ESPRIT 加油模块运送到月球门户，然后进行载人登月。 计划
阿耳忒弥斯6号 2031年3月[82] 待公布 SLS Block 1B 待公布 ~30天 登陆月球运送乘员和科学气闸模块。 计划

提议的阿耳忒弥斯7号-11号

任务 发射日期 乘员 运载火箭 期间 目标（建议）
Artemis 7 2032年3月[82] 待公布 SLS Block 1B ~30天 将居住移动平台（月球巡洋舰（英语：Lunar Cruiser））运送到月球表面
Artemis 8 2033年 待公布 SLS Block 1B ~60天 登月并提供月球表面后勤保障和地表基础栖息地
Artemis 9 2034年 待公布 SLS Block 2 ~60天 登月并提供额外的月球表面物流
Artemis 10 2035年（计划） 待公布 SLS Block 2 <180天 登月－长期停留与月球表面物流的交付
Artemis 11 2036年（计划） 待公布 SLS Block 2 ~365天 月球生活－扩大月球表面基地和乘员轮班

图片库

参见

注释

  1. ^ 美国国家航空航天局使用的简体中文译名为“阿尔忒弥斯计划”。[4]

参考文献

  1. ^ NASA Office of Inspector General. NASA's Management of the Artemis Missions (PDF) (报告). NASA: 21. 2021-11-15 [2023-01-18]. （原始内容存档 (PDF)于2021-11-15）. To account for all Artemis costs for FYs 2021 through 2025, including Phase 2 projects like the SLS Block 1B, Mobile Launcher 2, and Gateway, we found that $25 billion should be added to the Artemis Plan's estimated costs, increasing the total costs over this 5-year period to $53 billion. Furthermore, when considering the $40 billion already spent on the Artemis mission from FYs 2012 to 2020, the total projected cost through FY 2025 becomes $93 billion. 
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