美国的阿尔忒弥斯2号任务,4月1日从肯尼迪航天中心发射升空了。这是1972年阿波罗17号之后,美国时隔54年再次把人送往月球方向。飞船上坐着四个人——指令长怀斯曼、飞行员格洛弗、任务专家科赫,还有加拿大航天员汉森。飞船代号叫"诚信号",整趟任务大概要飞10天左右。

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升空之后麻烦事就没消停过。先是厕所出了毛病,控制器故障。接着通信链路也断过一阵子,飞船上四个水箱的交叉阀门也查出了异常。这些问题单个来看都还好,不致命。但一股脑全冒出来,多少让人有点不放心。头一回载人飞深空,谁不希望稳稳当当的?

好在这些小毛病没耽误正事。飞了五天之后,美东时间4月6日凌晨,猎户座飞船进入了月球引力范围。从这一刻开始,月球的引力比地球对飞船的引力更大。飞船不再是"飞离地球",更准确地说是在"落向月球"。这个转换挺有意思,从物理概念上讲,飞船的主人变了。

飞掠月球的观测窗口从美东时间4月6日下午2点45分开启,一直到晚上9点40分结束。差不多7个小时。四个宇航员基本没歇着,拿着NASA提前列好的清单,一项一项地拍照、观测,覆盖了月面30多个地质特征点。我们平时看月亮觉得挺熟悉的,但真到了跟前,要干的活还真不少。

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这次观测有个重点目标:东方海盆地。这个大坑宽将近600英里,大约965公里,横跨月球正面和背面的交界线。它形成于38亿年前。飞掠的时候刚好赶上阳光把它完全照亮了,宇航员从好几个角度近距离研究了它的地形。NASA说,在阿尔忒弥斯2号之前,从没有人亲眼在阳光下见过这个盆地的全貌。

飞掠过程中还破了个纪录。猎户座飞船距离地球最远达到了406771公里,折合大约252756英里。之前这个纪录属于阿波罗13号,1970年创下的,距离地球约400171公里。保持了56年,这回被刷新了。四个宇航员成了人类飞得离地球最远的人。

宇航员们还在月球背面看到了一次日全食,持续了将近一个小时。太阳被月球完全挡住,日冕露了出来,远处的星星和行星也清晰可见。画面左上角有个一直闪的亮点,NASA团队后来确认那是金星。从月球附近看日全食,上一次还是阿波罗时代的事了。这种体验,地球上花多少钱也买不到。

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重点来了。飞船飞到月球背面的时候,和地面失联了大约40分钟。美东时间下午6点44分进入月球背后,信号彻底断了。直到晚上7点25分左右,飞船从月球另一侧转出来,才重新和休斯顿恢复联系。这40分钟里,地面一点办法都没有。

失联的原因不复杂。月球是个实心球体,挡在飞船和地球之间,无线电信号过不去。美国目前没有在月球附近部署中继卫星,所以飞船一到月球背面,通信就只能中断。阿波罗时代也是这样,当年每次飞到月球背后都要断联。半个多世纪过去了,这个问题居然还在。

有人可能会说,40分钟也不长嘛,忍忍就过去了。话是这么说,但飞船上坐着四条人命。万一这40分钟里出了突发状况呢?设备故障、轨道偏差、任何需要地面配合处理的紧急情况,宇航员都只能自己扛。NASA也承认这个风险客观存在,只不过评估后认为概率可控。可控归可控,隐患就是隐患。

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2024年嫦娥六号干了件大事——人类首次月球背面采样返回。注意,不是绕月飞一圈就回来那种,是实打实降落到月背、挖土、从月背起飞、在月球轨道完成交会对接,再飞回地球。这一套流程的复杂程度,比猎户座这次绕月飞行高出不少。

嫦娥六号在月球背面操作的全过程中,和地面几乎一直保持着通信。降落的时候有信号,采样的时候有信号,起飞的时候还有信号。这是怎么做到的?难道我们的无线电能穿透月球?当然不是。

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答案是鹊桥二号中继星。2024年3月20日,嫦娥六号还没出发呢,我们就先把鹊桥二号送上去了。它运行在环月大椭圆冻结轨道上,不需要频繁调整轨道,推进剂消耗很低,能长时间在轨工作。原理也简单——月球挡住了信号,那就在月球上空放一颗"中转站"。探测器把信号发给中继星,中继星再转发回地球,反过来也一样。

鹊桥二号的通信保障能力相当强。嫦娥六号在月背着陆采样的两天里,鹊桥二号每天能提供超过20个小时的中继通信覆盖。最关键、最危险的操作阶段,地面指挥中心始终在线,随时能介入。这份安全感,猎户座的四位宇航员在月球背面那40分钟里是没有的。

鹊桥二号也不是只服务嫦娥六号一个任务。它还在继续支持月背工作的嫦娥四号,后面嫦娥七号、嫦娥八号以及国际月球科研站的建设,通信保障也得靠它。一颗星管好几个大项目,这笔账算得精。

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其实更早之前,美国就盯上我们的中继星了。鹊桥一号在轨的时候,美方就表达过意愿,希望中方延长鹊桥号的设计寿命,想借来用一用。现在猎户座飞船老老实实在月背断联40分钟,看起来借星通信这条路并没有走通。

通信的事先放一边。眼下更让人揪心的,是猎户座飞船返回地球这一关。从月球轨道回来的飞船,速度接近每秒11.2公里,差不多是第二宇宙速度。以这个速度撞进大气层,气动加热效应极其剧烈。近地轨道返回的飞船外壳温度超过1000℃,而从月球回来的飞船,外壳温度会逼近2700℃甚至2800℃。

2700℃是什么概念?钢铁的熔点才1500℃左右,铝合金更低。太空中那些报废卫星、火箭残骸坠入大气层,基本都直接烧成灰了。猎户座飞船要在这种温度下保住舱内四个人的命,全靠外面那层隔热罩。

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偏偏这个隔热罩就是出过事的。2022年12月,阿尔忒弥斯1号无人绕月飞行,猎户座飞船返回时隔热罩出了大问题。再入过程中大块Avcoat隔热材料脱落了,表面留下了明显的坑洞。NASA事后检查,发现隔热罩上有超过100处材料剥落的痕迹。

工程师查出来的原因是:Avcoat材料在高温下产生的气体排不出去,压力越积越大,把材料从里面顶裂了,整块整块往下掉。更吓人的是,隔热罩里嵌着四颗大型分离螺栓,其中三颗都被烧穿了。那次好在飞船里没坐人,要是有人,后果真不敢想。

这么大的隐患,NASA解决了吗?严格来说,没有彻底解决。换隔热罩会导致任务严重推迟。NASA选了另一条路——改再入方式。原计划采用"跳跃式再入",现在改成了更陡的直接再入角度,目的是缩短隔热罩在高温中的暴露时间。说白一点就是,盾有裂缝,那就跑快点,少烧一会儿。

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这个方案到底靠不靠谱,谁心里都没底。NASA嘴上说评估过了、风险可控,但网上已经有不少航天爱好者在替宇航员捏汗了。阿尔忒弥斯计划从2012年到2025年累计花了约930亿美元,光一次发射成本就超过40亿美元。钱花到这个份上,隔热罩的问题居然是靠改飞行姿态来"绕过去"的,多少有点说不过去。

猎户座飞船预计4月10日溅落太平洋。最后几分钟的再入过程,温度最高、风险最大。隔热罩能不能顶住接近2700℃的高温,几天之内就能见分晓了。

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