绕月空间站与飞船运行效果图。

载人登月舱落月效果图。

猎户座飞船正在加紧测试。

□李嵩

最近，“星舰”正在紧锣密鼓地筹备第五次飞行测试，希望加紧追赶计划进度。然而，美国宇航局的一份评估报告近期曝光，显示“阿尔忒弥斯-3”载人登月任务有相当大的概率会被推迟到2028年，其最大隐患正是基于“星舰”第二级研制的载人登月舱进度延迟。那么，当前规划在2026年9月实施的美国航天员“重返月球”面临哪些不利条件？美国宇航局面对“阿尔忒弥斯”计划后续进度不乐观，可能采取哪些对策？又带给外界哪些启示呢？

计划安排错综复杂

“阿尔忒弥斯”计划被外界概括为“支持美国及其盟友航天员登陆月球，争取推动地月空间开发利用”。其实，仅是航天员登月方面，就包括两条技术路径，主要区别是名为“门户”的绕月空间站。

绕月空间站也是“阿尔忒弥斯”计划与“阿波罗”计划在系统构成上最大的不同。未来，美国航天员登月不再是“一站直达”，而是先飞到绕月空间站上调整状态，再换乘载人登月舱降落到月表。航天员返回时同样要在这个中转站换乘。

要知道，建设集住宿、中转、观测、试验等功能于一体的空间站绝非易事，在月球轨道上长期运行空间站更是毫无经验可循，显著提高了“阿尔忒弥斯”计划的难度和复杂性。外界认为，美国宇航局做出这样的规划，一方面是为了体现“重返月球”的技术含金量，为后续航天员飞向深空建立前哨基地，另一方面则希望摆脱对俄罗斯相关技术的依赖，验证自身及盟友独立运作空间站的能力。

但是，美国宇航局的规划引发了外界两方面质疑。

其一，在“阿尔忒弥斯-3”任务中，SLS重型火箭发射载人状态的猎户座飞船，“星舰”发射载人登月舱，由“猎户座”和载人登月舱在月球轨道上对接并转移航天员。航天员乘坐载人登月舱完成月面着陆任务后，逆向操作返回“猎户座”，再返回地球。也就是说，绕月空间站不会参与“阿尔忒弥斯-3”任务。如果推迟这次载人登月任务，等到2025～2028年绕月空间站逐舱发射并在轨组装后，尝试载人登月并检验整体系统，是否更符合科学工程目标？

其二，绕月空间站的功能定位包括地月空间通信枢纽、载人空间实验室、航天员居住舱等。其中，通信功能可以由中继卫星承担，而绕月空间站的居住条件曾被曝存在缺陷，目前航天员也没有长期驻留绕月空间站的计划，那么部署绕月空间站的意义似乎没那么大。有观点认为，更应该在月面/月球地下基地研发、建设上重点投入。随着“星舰”第二级成为载人登月舱的设计基础，外界对绕月空间站的必要性提出了更多质疑。

载人登月舱遇挑战

2021年4月，SpaceX公司获得“阿尔忒弥斯”计划载人登月舱的独家承包合同，即在开展功能性试验的“星舰”第二级基础上，研制供航天员使用的月球着陆系统，并发展货运版。

美国宇航局的决定引发了较大争议，除了涉及蓝色起源公司、波音公司、洛·马公司等利益纠葛外，从技术角度衡量，“星舰”第二级似乎不适合改造为月球着陆器。

“星舰”第二级高50米，满载质量约1300吨，改装用于在预计更小的绕月空间站和月表之间“摆渡”少数航天员，似乎显得浪费。等它克服重心不稳等挑战而安全落月后，航天员必须乘电梯跨越数十米落差，还要面临重物撞击导致带静电月尘弥漫等风险。

更麻烦的是，“星舰”发射载人登月舱，需要耗费更多燃料来支持第一级飞行，导致载人登月舱必须在地球轨道上大规模加注液氧甲烷推进剂。

根据蓝色起源公司的估算结果，载人登月舱需要在轨接收“星舰加油站”大规模转移推进剂，而后者在轨加注可能达到10次。一方面是因为载人登月舱加满推进剂需要约1200吨，而试飞中的“星舰”V1版回收复用模式下预计近地轨道运力约为150吨。另一方面，“星舰”使用的液氧甲烷推进剂必须保持低温，在轨直面阳光照射会快速蒸发，所以大规模转移推进剂必须多次连续、快速进行，相关技术将在2025年尝试在轨验证。这又要求补给推进剂的“星舰”尽快完成回收、加注和重新部署，需克服技术、生产、管理等诸多难关。

此外，“星舰”的载人飞行能力以及在月球环境中安全降落的能力更是有待考验。比如，目前试飞的“星舰”第二级使用鸭翼和尾翼借助气动调整降落姿态，而月球上没有空气，那么基于“星舰”第二级研制的载人登月舱必须进行硬件和软件的重新设计和验证，有必要开展专项功能验证项目，目前尚无具体时间表。

或许正是看到“星舰”面临太多挑战，美国宇航局2023年5月又选定蓝色起源公司团队的“蓝月亮”，作为“阿尔忒弥斯”计划第二款载人登月舱。相比之下，这个方案更加传统，但“蓝月亮”的下降级、上升级、转移级、航电与导航控制系统分别由4家公司负责，均有关键技术暂未突破和验证，外界对此也无法过于乐观。按照原计划，“蓝月亮”将于2029年“阿尔忒弥斯-5”任务中投入使用，同样面临推迟。

远虑之前还有近忧

有观点认为，“星舰”属于“颠覆性航天运输工具”，绕月空间站将“开创载人航天器历史”，新技术、新设计导致不确定性很多，只要能够达到最初指标，延迟若干年也可以接受。但是，“阿尔忒弥斯”计划实际上是对美国及其盟友航天工业的全面检验，暴露出一些令人意外的缺陷，使美国宇航局一时进退维谷。

首当其冲的是猎户座飞船。在“阿尔忒弥斯-1”任务中，“猎户座”虽然成功完成任务，但暴露了隔热大底材料过度烧蚀、逃逸系统分离螺栓意外融化、电力供应系统多次故障、关键数据丢失、舱门存在设计缺陷等一系列重大技术问题，直接影响航天员生命安全和任务成败。目前，洛·马公司还没找到圆满的解决办法，导致“阿尔忒弥斯-2”载人绕月任务也蒙上了一层阴影。

要知道，猎户座飞船在2014年就完成了无人首飞，许多缺陷至今仍未解决，充分体现了洛·马公司这家美军最大承包商“力不从心”。如果再联系到美军第二大承包商波音公司近年频发的丑闻，还有“带病上天”、滞留在国际空间站上的星际线载人飞船，恐怕美国传统工业巨头内部隐忧不容忽视。

至于SLS重型火箭，首飞版本的技术创新有限，成本大幅上涨却难以遏制，可见相关厂商在工程管理等领域面临挑战。

鉴于传统航天巨头“陷入泥潭”，美国宇航局近年来逐渐青睐商业航天新势力，希望降本增效，加速创新技术应用，在探月方面提出了“商业月球有效载荷服务”计划，共授出9份任务合同。

不过，美国商业航天探月开局不顺。今年1月，游隼号探测器计划对月表着陆区进行综合性探测，为载人登月任务“打前站”，却遭遇推进系统故障，折返地球自毁。今年3月，新星-C探测器由于发射前忘记打开着陆传感器的安全开关，最终以异常速度和姿态落月受损，任务半途而废。这两次任务的表现，使外界对美国商业航天探月的成功率持谨慎态度。

近日，由商业航天负责的登月航天服研发也曝光了进度拖延、成本上涨、追加指标可能推翻原设计方案等消息，可见外界对商业航天的“加速”作用不宜过高估计。

其实，冷静观察“阿尔忒弥斯”计划，其规划、技术、方案、运营模式等领域都潜藏着不少风险，堪称贪大求全的恶果。随着美国军民协同的工程化能力遭遇考验，该计划的诸多分系统暴露缺陷，使美国“重返月球”困难重重，再次彰显了完整工业体系和综合工程管理能力的重大意义。

绕月空间站与飞船运行效果图。

载人登月舱落月效果图。

猎户座飞船正在加紧测试。