當地時間4月3日，美國宇航局（NASA）公布了「阿爾忒彌斯2號」計劃太空人機組名單。據悉，此次任務為載人繞月任務，將於2024年11月開始，歷時約10天，共有4名太空人，其中3名來自美國，1名來自加拿大。這批人員有希望成為阿波羅計劃後第一批飛往月球的人。
如果此次任務成功，NASA預計將於2025年11月進行載人登月。
就在去年12月11日上午9時40分（當地時間），「獵戶座」飛船完成25.5天的繞月之旅，安全降落在加利福尼亞西部的海面，順利完成「阿爾忒彌斯1號」無人測試任務，也標誌著美國邁出重返月球的第一步。
阿爾忒彌斯計劃到底是什麼？美國為何要重返月球？與阿波羅計劃相比，它有哪些不同？
文丨田碩 瞭望智庫觀察員
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1 新世紀，新計劃，以失敗告終
1972年12月14日，「阿波羅17號」太空人吉恩·塞爾南和哈里森·施密特離開月球表面。當返回地球時，他們可能不會想到，此後半個多世紀人類再未踏足月球。人類最遠的活動範圍也從38萬公里外的月球回撤到了400公里左右高的空間站，太空活動以近地為主。
國際空間站。
步入21世紀，NASA將重心放在了建設近地軌道的國際空間站，其他深空探索計劃少之又少。2003年2月1日，美國「哥倫比亞」號太空梭在返回地面的途中解體，7名太空人全部遇難。事故發生後，美國國內關於太空梭技術路線是否正確、NASA的權責如何劃定等問題爭議頗大。
2004年1月13日，時任美國總統小布希推出「空間探索願景」的一攬子計劃。計劃中比較重要的一項就是「星座計劃」，有意最早於2015年，最晚不超過2020年把美國太空人重新送上月球，並且建立「前哨基地」，為下一步把人類送上火星做準備。
然而，這一計劃耗資巨大並且進度緩慢，不具有可持續性，加之次貸危機的壓力，時任總統歐巴馬於2010年初取消了星座計劃，僅保留了獵戶座載人飛船及太空發射系統超重型運載火箭等項目。2010年10月11日，美國國會通過了《2010年美國宇航局授權法案》，正式取消了星座計劃，但是這份法案也為該局的後星座時代鋪好了路，為其提出了許多指導性的目標。NASA轉而關注發展商業太空飛行。
太空專家約翰·洛格斯登（John Logsdon）評論，重返月球計劃終結不意味著美國太空雄心的結束。「儘管『星座計劃』已經死亡，但這不意味著太空探索也死了。」他說，NASA可能開始與私人部門和國際夥伴的合作，著眼於2020年以後國際空間站的未來。
2 「阿爾忒彌斯」的誕生
2017年6月3日，時任美國總統川普簽署行政令，重組美國國家太空委員會。同年12月11日在阿波羅17號最後一次登陸月球45周年紀念日上，川普簽署《1號太空政策指令》（SPD-1），更改了NASA未來的方針，把NASA從近地軌道上的後勤活動中解放出來，代之以「重新聚焦太空探索和載人探測」。這個指令終止了載人登陸小行星計劃，定下了美國重返月球的基調，並將最終目標設立為在火星建立基地。
2019年3月26日，時任美國副總統彭斯宣布載人登月時間將提前至2024年，並在2020財年預賽修正案中，將預算在最初批覆的210億美元基礎上增加了16億美元。
同年5月14日，時任NASA局長吉姆·布里登斯汀宣布登月計劃以希臘神話中阿波羅的孿生姐姐、月亮女神阿爾忒彌斯命名。7月20日，阿爾忒彌斯計劃的標誌圖案對外公布。
2020年4月2日，NASA正式公布了阿爾忒彌斯計劃的任務目標、實施步驟，標誌著該計劃全面啟動實施。4月6日，川普簽署《關於鼓勵國際支持回收和利用太空資源的行政令》，為美國開發利用包括月球在內的太空資源提供政策支持。
同年5月，NASA公布了《阿爾忒彌斯協定》（Artemis Accords），對如何探索月球制定了新的標準，並希望有興趣參與計劃的國家能夠在此框架下進行談判，這引發了諸多爭議。隨著阿爾忒彌斯協定簽署國的增加，以美國為中心的一個朋友圈也在逐漸擴大。該協議的政治因素也日益濃重。截至2022年12月13日，協定成員國已擴大至23個。
3 三步走
阿爾忒彌斯計劃規模龐大，任務相當密集，最初規劃是在2030年前進行11次發射任務。計劃分兩個階段，第一階段要求在2024年前實現在月球南極登陸。第二階段是要在2030年前實現在月球的長期駐留，建設月球基地。長期願景則是以月球為基地，進行載人登陸火星。
第一階段總共分三步，第一步由「太空發射系統」（Space Launch System, SLS）Block 1型號火箭搭載「獵戶座」載人飛船來執行「阿爾忒彌斯1號」任務，即無人繞月測試飛行。這次發射任務的主要目標是測試太空飛行器的可靠性與安全性。
雖然沒有搭載太空人，但「獵戶座」飛船計劃搭載四名特殊乘客：三個負責檢測太空輻射的人偶和一個充當零重力指示器的史努比毛絨玩具。其中，有兩個人偶Helga和Zohar是模仿人體骨骼、軟組織和成年女性的內臟器官製成。「她們」身上攜帶傳感器，可以繪製整個身體的輻射暴露水平。Zohar將穿上防輻射背心，為之後參與阿爾忒彌斯任務的太空人，尤其是第一名登月的女性進行防護測試。此外，此次任務還將攜帶10顆立方星至地月轉移軌道進行各種探測。
「阿爾忒彌斯1號」歷經多年波折，計劃原定於2017年執行，由於「獵戶座」飛船設計改進而被推遲到2019年末，後又因為疫情等其他原因一直推遲到2022年5月份發射。之後，又因為多次遭受雷擊、液氫泄漏、傳感器異常、碰上熱帶風暴等因素，發射時間不斷延後。直到2022年11月16日，「太空發射系統」才攜帶著「獵戶座」飛船從甘迺迪航天中心LC-39B號發射台成功發射。12月11日，「獵戶座」飛船成功在美國西海岸附近的太平洋上降落。
SLS是NASA有史以來開發的最強大的火箭之一，高98米，直徑15.8米，重2605噸，可以將27噸的有效載荷送上月球或95噸有效載荷運至近地軌道。SLS是由太空梭演變而來的超重型運載火箭，也是「星座計劃」的遺產之一。
在過去十年間，火箭設計方案經過數次調整，目前共有三個構型：第一個版本的Block 1、第二個版本的Block 1B、第三個版本的Block 2。每一種都可以分為載人版和貨運版。Block 1B的近地軌道運載能力為105噸，地月轉移軌道有效載荷達到42噸。在Block 1B構型的基礎上，通過換裝更先進的助推器形成的Block 2構型，將實現130噸的近地軌道運載能力及46噸的地月轉移運載能力。
其中，Block 1火箭用於執行前三次阿爾忒彌斯任務，後續五次採用運力更強的Block 1B版本，最終疊代到運力最強的Block 2版本。這三個版本的火箭採用相同的芯級結構，不同之處在於上級火箭和固體火箭助推器的升級。
第二步即「阿爾忒彌斯2號」任務，也是「獵戶座」飛船的首次載人飛行任務，計劃由Block 1在2024年11月發射，4名成員將對系統進行各種測試，為接下來的「阿爾忒彌斯3號」任務做鋪墊。這是自1972年阿波羅17號以來首次載人飛離近地軌道的飛行任務。
第一階段的最後一步即第三步，也就是「阿爾忒彌斯3號」任務，計劃於2025年11月發射，也是自1972年阿波羅17號以來首次再度登陸月球的任務。該任務計劃將第一位女性和第一位有色人種送上月球南極。
【註：把登陸點設置在月球南極，是因為月球南極存在水資源，有了水，就可以通過電解獲得氧氣和氫氣，從而幫助太空人在月球生存更長時間。科學家在對月球南極地形、通信情況、照明條件、科學價值等等進行分析後，最終將登陸地確定為月球南極附近。】
NASA公布的位於月球南極附近的13個潛在的載人登月區域。
此次任務主要有三階段發射，第一階段是將美國太空探索技術公司（SpaceX）的一艘星艦發射到軌道上作為「加油站」，然後依次發射4艘星艦到軌道上給「加油站」加滿燃料；第二階段發射SpaceX的「星艦載人著陸系統」（Human Landing System, HLS）與「加油站」對接補充燃料，然後飛往環月軌道；第三階段發射則是由Block 1將攜帶有4名太空人的「獵戶座」飛船運送至近月軌道與HLS對接。2名太空人從「獵戶座」轉移至HLS進行登月和返回，2名太空人駐守在飛船里。待登陸的2名太空人從月球表面返回後，4人再一起乘「獵戶座」返回。
重返月球只是第一步。就在11月16日Block 1發射的當天，NASA與SpaceX簽訂了價值11.5億美元的合同。這份第二次載人登月的合同指定的就是「阿爾忒彌斯4號」任務，要在2027年執行。此次任務有兩個重大看點，第一個就是Block 1B的首次亮相，第二個就是發射月球空間站「門戶」（Gateway）的國際居住模塊（I-HAB）至月球附近的「近直線光環軌道」（near-rectilinear halo orbit, NRHO）。
【註：「近直線光環軌道」，也稱「近直線暈軌道」。兩個天體之間有5個拉格朗日平衡點，分別為L1-L5，物體處於這5個點時受到的各種作用力會達到平衡，幾乎不需要維持便可相對於兩個天體處於固定的位置。「門戶」空間站就是圍繞地月L2點做公轉。這樣只需要消耗少量燃料的代價，就可以讓太空飛行器長久地保持在L2點附近。這種圍繞L2點運行的軌道，從地球上的角度看，太空飛行器的運行軌跡就像「光暈」一樣，軌道由此得名。
暈軌道種類不少，太空飛行器可以根據任務需求專門設定。比較著名的「暈軌道」就是鵲橋中繼星使用的「利薩如軌道」。NASA為月球空間站的軌道選擇提出了幾大要求：1. 方便登月；2. 方便太空人與貨物往返；3. 方便進入深空；4. 方便組建與測控。而NRHO就是一個比較特殊的設置，該軌道近月點約4000公里，遠月點約7.5萬公里，這樣登陸月球乃至前往火星都能兼顧，與地球的通信測控也不會因為繞月飛行的遮擋而中斷。】
按照NASA的說法，「門戶」將成為月球以及未來人類火星任務的太空人探險基地。它就像機場一樣，開往月球表面或火星的太空飛行器可以在「門戶」加油或更換零件，並在不回地球的情況下補給食物和氧氣等。甚至在第一次前往火星之前，太空人將使用它來進行遠離地球生活的訓練，還可以通過它來練習在深空中的不同軌道上移動宇宙飛船。
「門戶」相比目前運行在近地軌道上的國際空間站和中國空間站要小得多，建成後只有大約40噸重，並且在建成初期的絕大多數時間都將無人駐守，保持自動運行的狀態。
緊接著的「阿爾忒彌斯5號」任務預計於2028年發射。這次任務會將4名太空人運送至「門戶」空間站，其中2名將登陸月球。此外還會運送歐空局的燃料補給、基礎設施和通信技術模塊（ESPRIT）。至於「阿爾忒彌斯6-11號」任務則還在研究考慮階段，發射時間和內容都未定。
4 「姐姐」和「弟弟」，有什麼區別？
在神話中，阿爾忒彌斯是宙斯與勒托之女，與阿波羅是孿生姐弟。阿波羅是太陽神，阿爾忒彌斯是月亮女神，用阿爾忒彌斯命名正好呼應了上世紀的阿波羅計劃，顯然更應景。儘管二者在神話中是孿生關係，但是在現實中，以二者為名的兩項太空計劃卻有著極大的差別。
阿波羅計劃徽章
首先，理念願景不一樣。雖然都是登月，阿波羅計劃旨在探索登月，雖然成功實現6次載人登月，但它更像是在「打卡」，政治意義大於科學意義。阿爾忒彌斯計劃則胃口很大，不再是到此一游，既要開發月球資源，又要進行常態化駐留，建立「門戶」空間站和月球基地，還要往更遠的火星進發，為未來載人登陸火星鋪平道路。
「門戶」一旦建成，就可以發展可重複使用登月器，大大降低登月的成本，建立地月軌道的定期航班。可以看出，阿爾忒彌斯計劃尋求以一種更低成本的方式持續地長期駐留月球。不過從目前已經被確定的內容來看，阿爾忒彌斯計劃仍然將專注於登月任務本身，而在月面上的基礎設施等仍沒有十分詳細的規劃。
其次，阿爾忒彌斯計劃更加國際化，參與者更多。阿波羅計劃執行時動用了當時美國的全國之力，而阿爾忒彌斯計劃選擇了與多國合作的方式來進行——由NASA主導，歐洲空間局（ESA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）、加拿大太空局（CSA）參與合作。
例如，日本將參與月球載人探測車的研發；為「門戶」空間站提供機器和設備；使用H3火箭為「門戶」補給燃料等物資等。此外，日本已被允許派1名太空人在「門戶」逗留。
另外，阿爾忒彌斯計劃商業色彩濃烈。從一開始，它就採用政府主導，以招標的方式引入民營公司來降低成本。據此，美國宇航局在阿爾忒彌斯計劃下推出了「商業月球有效載荷服務（Commercial Lunar Payload Service, CLPS）」，旨在通過與商業航天公司合作，使用固定價格合同購買地球到月球的有效載荷服務。該計劃的競爭性質預計將有效降低月球探測成本，加速探測器登陸月球、取樣返回、對月球南極地區的資源勘探，並促進相關商業行業的創新和發展。2018年11月，9家美國公司加入其CLPS項目，一年後又增加了5家供應商，合格供應商總數達到14家。
例如，載人登月系統HLS、發射HLS所需要的火箭將由馬斯克的SpaceX提供。而價值35億美元的航天服合同則由公理空間公司和柯林斯宇航公司拿下。NASA將以租賃的方式來使用兩家公司的航天服，這兩家公司也可以將他們的航天服提供給其他客戶使用。
5 時隔50年，為何重啟登月計劃？
首先，探月已經不再是美國的專屬遊戲。
中國探月工程穩步推進，探月「繞、落、回」的三步走計劃已圓滿收官，不僅從月球上取得了樣品帶回地球，還實現了首次月球背面軟著陸，並且預計2030年左右進行載人登月，為建立月球基地做準備。
NASA局長比爾·尼爾森宣稱中美「正處於一場太空競賽」，「我們最好小心，不要讓他們打著科學研究的幌子抵達月球上的某個地方」。他甚至警告，「留給美國的時間已經不多了」。
中國在太空領域的發展也受到美國軍方的關切。美國空軍中將、太空部隊參謀長尼娜·阿瑪格諾日前訪問澳大利亞時稱，「他們（中國）完全有可能趕上並超越我們，絕對有。他們取得的進展令人震驚，速度驚人」。
顯然，NASA並不想在月球探測和資源開發上落後。
其次，巨大的商業價值。
隨著地球實驗室輕核聚變工程的進展，利用月球上幾乎取之不盡的「氦-3」資源為人類提供近乎無限的能源，似乎已經成了觸手可及的進展。還有月球上獨特的礦產，月球對於深空探測的獨特地位，必將對人類社會未來的可持續發展和科學進步，產生深遠影響。美國深感需要加快步伐，搶占月球探測和未來的資源開發的主動權和主導權，為未來發展搶占有利位置。NASA還希望通過此次登月計劃來推動美國航空航天產業的發展，並激勵更多的學生進入到STEM領域。
當初阿波羅計劃的成功激發了一代美國人的愛國熱情，甚至有一些學者將登月競賽的勝利作為取得冷戰勝利的關鍵一步。如今，很多美國人將此次重返月球當成美國政府為重新爭取民意、重拾美國精神的重要手段。
6 「姐姐」能否續寫輝煌？
阿爾忒彌斯計劃是由太空發射系統+獵戶座飛船+月球門戶空間站+商業載人著陸系統組成，技術上的挑戰非常大，任何一個部分的掣肘都會導致整體計劃的大幅延後。
第一，目前計劃進行得並不順利。從2011年9月開始，SLS的首飛時間就不斷被推遲，至發射成功時首飛時間至少推遲了18次。總計延期6年時間。不僅SLS的發射任務比原計劃延遲，「阿爾忒彌斯1號」的發射計劃也一波三折。
當地時間2022年8月27日，NASA就宣布計劃當天上午發射。不過在發射進入48小時倒計時後，當地遭遇雷雨天氣，發射台遭到雷擊。到了9月26日深夜，為了避免即將到來的颶風「伊恩」造成破壞，NASA甚至將火箭從發射台上撤下。11月8日，NASA再次宣布，受熱帶風暴「妮科爾」影響，原定於11月14日的發射計劃推遲至11月16日。延期81天後，「阿爾忒彌斯1號」才終於成功邁出了第一步。
儘管NASA剛剛宣布2號任務將於2024年11月執行，3號任務將於2號任務成功後12個月後執行。但是SpaceX的登月星艦遲遲沒有進行過首飛，而且首飛只是近地軌道飛行，還要再繞月飛行一次。HLS遙遙無期，給這兩次任務能否按時執行打上了大大的問號。並且由於「阿爾忒彌斯4號」計劃中使用的Block 1B火箭的移動發射平台ML-2的製造延期，4號任務已經拖延至2027年，甚至還有可能繼續延期。
除此之外，3號任務所需的艙外活動裝置、航天服等很多技術裝備仍在研發中，存在很多變數。按照目前進度，美國在2025年底之前完成載人登月的可能性或將大打折扣。
第二，重返月球是一項耗資巨大的項目。從公開數據來看，在尚未開始進行第一次阿爾忒彌斯任務之前SLS和「獵戶座」飛船已經各自消耗掉了超過200億美元的預算。而這甚至還不包括SLS每年約6億美元的測試、總裝等輔助開支，以及前期預研的各型號火箭開支。目前已經確定下來的前4次阿爾忒彌斯任務，單次發射成本超過40億美元，而計劃總開支將超過930億美元，實在是太貴了。美國聯邦政府財務監察曾經評價SLS項目「不可持續」，但NASA仍在進一步開發載荷更高、推力更強、成本也更加昂貴Block 2火箭。
然而，SLS的研發是計劃中的一環，始終伴隨著其他部分的研發進程。不僅SLS，所有相關項目都隨著彼此的進展，大家都成了「鴿王」和「吞金獸」，共同造就了歷史上工程推遲延宕最嚴重、最昂貴的火箭系統。
第三，在操作層面挑戰巨大。
以波音公司主導的美國太空發射聯盟的組織低效使得整個計劃面臨更多的風險。
與其前輩相比，NASA與美國航天工業界在SLS的開發與阿爾忒彌斯計劃的執行過程中，暴露出了巨大的差距。SLS火箭設計的本意，是為了利用太空梭項目留下的成熟產品與技術，快速組裝出一種能用且成本低廉的火箭。但這種行為卻讓整個項目陷入了持續的混亂——新一代的工程師們被迫用上一代的設備去完成未來的項目，維護重啟陳舊設備的任務量及成本幾乎與重新研製無異。
美國航天產業界的壟斷模式加劇了這種狀況。與新一代的商業航天公司相比，波音公司主導的美國太空發射聯盟幾乎將無能與低效發揮到了極致，但即便如此，仍能獲得NASA的巨額訂單。SLS火箭的首飛成功，並不能掩飾阿爾忒彌斯計劃背後所存在的巨大隱患。
參考資料
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2.NASA, NASA’s Lunar Outpost will Extend Human Presence in Deep Space
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6.新華網，《資金不足，美國重返月球「星座計劃」面臨死亡》
7.國家航天局探月與航天工程中心，《美國重返月球阿爾忒彌斯計劃》
8.楊詩瑞，《探月軌道有多條，巧妙取捨看門道》，中國航天報
9.環球時報，《美國這個大計劃硬扯中國》
10.環球網，《日媒稱NASA局長受訪時提和中國競爭：會先於中國「重返月球」》
11.環球網，《又開始了！NASA局長：別讓中國打著科研幌子登月》
12.中國新聞網，《NASA局長揚言會先於中國重返月球》
13.孫正凡，《「阿爾忒彌斯1號」發射升空，一場困難重重的探月之旅》，新京報
14.張雪松，《「史上最強」登月火箭SLS首飛，卻有點生不逢時》，澎湃新聞
15.喬輝，《一拖再拖，美國巨型登月火箭終於發射了！一文看盡十大精選知識點》，騰訊太空
16.果殼，《耗資230億美元，新一代鴿王登月火箭今現身》
17.中國國防報，《美太空發射系統重型火箭首次亮相》
18.蘭順正，《美國的重返月球計劃》，世界知識
19.艾彥，《美國「超級鴿王」火箭終升空，重啟奔月背後有何盤算？》，鳳凰網
20.湯川學，《SLS：能否托舉美重返月球夢想？》，太空探索
21.江山，《重返月球：在月球之上，建人類城邦》，太空探索
22.湯川學，《從「阿波羅」到「阿爾忒彌斯」：雖為孿生，差別極大》，太空探索
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