中国科学院国家天文台 苟利军 编译自 Keith Cooper. Physics World，2026，（6）：30
本文选自《物理》2026年第7期
历经54年的等待、屡屡受挫的开端，以及无数被搁置的梦想之后，今年早些时候，人类终于通过一次为期10天、举世瞩目的壮丽飞行重返月球。阿尔忒弥斯二号任务及其四名航天员——指挥官里德·怀斯曼(Reid Wiseman)、驾驶员维克托·格洛弗(Victor Glover)，以及任务专家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和杰里米·汉森(Jeremy Hansen)——在全球地缘政治动荡的阴霾中，给人们带来一抹难得的亮色。
此次任务的首要目标，是搭载乘组绕月飞行，验证和测试支持航天员开展深空探索所需的各项系统。执行任务期间，怀斯曼、格洛弗、科赫和汉森远离地球的距离超过了此前的任何人类，也亲眼看到了此前从未有人见过的月面景象。
地球西沉。2026年4月6日，当“诚信号”准备绕向月球背面时，阿尔忒弥斯二号乘组拍下了月牙状的地球滑入月球边缘后方的景象
尽管乘组没有着陆月面、没有在月球上行走，但人们对这次任务的热情却丝毫未减。借助当今的网络传播，航天员得以把自己的激动与惊叹真切传递给地球上数以百万计的观众；这种亲近感，也让这次任务在历史上留下了鲜明一笔。
更重要的是，他们的航行与安全返回，为后续的阿尔忒弥斯系列任务铺平了道路。这些任务不仅将让航天员自1972年以来首次重新踏上月面，还包括在月球南极建立一座长期有人驻守的前哨站。
2026年4月1日美国东部夏令时下午6点35分(译者注：北京时间为4月2日上午6点35分)，在佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射台，阿尔忒弥斯二号腾空而起——现场观众、网络上的数百万名观看者，乃至国际空间站(ISS)上的乘组，都共同见证了这一时刻。
阿尔忒弥斯二号乘组
阿尔忒弥斯二号乘组不仅以飞得比以往任何人都更远而创造纪录，也因成员构成写入历史：其中包括首位飞出低地球轨道并绕月飞行的有色人种航天员、首位完成这一飞行的女性航天员，以及首位完成这一飞行的加拿大航天员。以下是这四位成员的信息。
里德·怀斯曼——指挥官。他曾是美国海军战斗机飞行员和试飞员，2009年入选NASA航天员，2014年作为第41远征队成员前往国际空间站，并参与了出舱活动。2020至2022年间，他曾担任航天员办公室主任，之后被任命为阿尔忒弥斯二号指挥官。乘组在月面看到的一座环形山，以他已故的妻子卡罗尔(Carroll)命名。
维克托·格洛弗——驾驶员。他于2013年加入NASA航天员队伍，首次进入太空是作为SpaceX“载人龙”飞船首个认证后飞行任务的驾驶员前往国际空间站的。作为第64、65远征队成员，他在空间站期间完成了四次出舱活动。与怀斯曼一样，他也是一名前美国海军飞行员和试飞员。
克里斯蒂娜·科赫——任务专家。2019年，作为第59、60、61远征队成员，科赫在国际空间站上停留了326天，创下女性航天员连续太空飞行时间最长的纪录。其间，她还参与了首次全女性出舱活动。在2013年入选航天员之前，科赫曾在NASA戈达德航天飞行中心担任电气工程师，并在南极的阿蒙森—斯科特南极站(Amundsen-Scott South Pole Station)和帕尔默站(Palmer Station)工作过。
杰里米·汉森——任务专家。作为加拿大皇家空军上校，汉森于2009年成为加拿大航天局的航天员。他的训练包括参加欧洲空间局的CAVES计划(在撒丁岛地下洞穴中生活一段时间)以及NASA为期7天的NEEMO19海底任务。阿尔忒弥斯二号是汉森的首次太空飞行。
发射时，四名乘组成员安然置身于未来10天的“家”中，即他们命名为“诚信号”(Integrity)的猎户座(Orion)飞船。而“诚信号”被安装在NASA巨大的“太空发射系统”(SLS)顶端；这枚火箭的推力比当年强大的“土星五号”还大。SLS高98 m，由4台RS-25液体推进剂发动机驱动，并配有两枚固体火箭助推器，起飞时可产生超过39000 kN的推力。
这只是继2022年阿尔忒弥斯一号之后SLS的第二次飞行。阿尔忒弥斯一号是一次无人绕月任务，用以测试SLS火箭和猎户座飞船。然而，阿尔忒弥斯二号的发射堪称完美——震耳欲聋的轰鸣声让现场观众震撼不已，也令到场媒体叹为观止。
当火箭飞离大气层后，固体火箭助推器、保护板和发射逃逸系统(用于应对上升阶段紧急情况)相继被成功抛离，随后分离的是SLS芯级。接着，启用了临时低温推进级(ICPS，也就是上面级)，它以液氢/液氧混合物为推进剂，由一台可提供110 kN推力的RL10发动机驱动。通过一系列变轨机动逐步抬升轨道高度，最终达到74000 km。
随后，上面级分离；但在把上面级(以及地球)抛在身后之前，航天员还把它用于一系列演示测试，其中包括证明他们能够手动驾驶“诚信号”。在高轨道飞行期间，任务还释放了四颗立方体卫星，用于研究来自太阳以及地球范艾伦辐射带的空间辐射效应，以及电子系统在这类强辐射环境中的表现。
一切准备就绪后，便到了离开地球轨道的时刻。第二天，由欧洲空间局(ESA)建造的服务舱发动机执行了地月转移注入点火——持续约6分钟，将飞船和乘组推离地球轨道、送往月球。阿尔忒弥斯二号并不进入环月轨道，而是飞掠月球后返回地球，所走的路线称为“自由返回轨迹”。这意味着，在地月转移注入点火之后，“诚信号”在太空中惯性滑行4天，只需偶尔进行小幅轨道修正，以保持朝向月球的方向不变。返回地球无需再次点火(这正是“自由”一词的由来)：它利用月球引力自然绕过月球，同时由地球引力把飞船拉回家。在示意图上，“诚信号”的轨迹形如一个“8”字，正是沿着地球与月球之间的引力梯度划出的。
阿尔忒弥斯二号任务飞行轨迹：猎户座飞船由佛罗里达州肯尼迪航天中心的太空发射系统火箭发射升空，在完成绕地球两圈后，以“8”字形轨迹绕月飞行，最终返回地球
近距离飞掠
4月6日，任务仅飞掠月球一次，为乘组提供了长达7小时的观测窗口，可同时观察月球正面和背面。
用指挥官怀斯曼的话说，航天员看到的月面景象“令人惊叹”。“我们四个人一辈子都在仰望月亮，而此刻面对窗外所见，我们的反应活像一群孩子。我们怎么也看不够，”他通过无线电向地球这样说道。
在飞掠的大部分时间里，四位航天员就像“太空摄影记者”，轮流为月球拍照。虽然月球科学并非本次任务的首要目标，他们却拿到了一份包含35个目标的任务清单，需要逐一寻找并记录。这份清单由NASA戈达德航天飞行中心Kelsey Young领衔的阿尔忒弥斯二号科学团队拟定。其中包括观测带有放射状抛射物条纹的撞击坑——它们有助于行星科学家理解撞击坑如何随时间演化；还要观测一处名为“赖纳尔伽玛”(Reiner Gamma)的明亮月球旋涡，那里存在磁异常，是未来机器人探测器可能的着陆点。
航天员还将目标对准了月球背面的部分地区——这些地方在阿波罗任务期间因处于阴影中而从未被人类目睹过。他们借助一款名为“月球瞄准计划”的定制应用程序开展工作，该应用不仅提供了目标详情和需关注的地貌特征，还指导如何正确拍照，甚至内置了引导讨论所见内容的提示。
不过，亚利桑那州行星科学研究所(PSI)所长、同时参与月球勘测轨道器(LRO)项目的Amanda Hendrix并不认同“月球科学不属于阿尔忒弥斯二号任务”这一说法。
“我认为飞掠过程中确实有科学可做，”她说。尽管LRO项目的相机能捕捉到月面上的大量细节，尤其是地貌如何随着月昼中阴影的拉长与缩短的变化，但仍遗漏一样至关重要的东西。“LRO的探测设备是有局限的，”Hendrix解释道，“它的相机没有多少滤光片，所以我们得不到多少颜色信息。”
“阿尔忒弥斯二号乘组带来的，是他们用肉眼可见、而LRO无法提供的光谱范围，”Hendrix说道，“此外，我们还能听到航天员讲述，当飞船绕到月球背面时，光照几何关系的变化，以及昼夜分界线(晨昏线)在月面上移动的景象如何令他们印象深刻。所以我确实认为，这里蕴含新的科学信息。”
月球背面
大多数科学目标都位于月球背面，其中包括气势恢宏的东方海撞击盆地。从地球上看，它正处在月球的“月缘”位置。东方海被认为是月球大型撞击事件中最年轻的一个，盆地中央是一片月海，边缘则有一圈壮观的双环结构。外环直径达930 km，是整个太阳系中最大的撞击遗迹之一。
月球观测。东方海撞击盆地的双环构造，其中心为东方海
在飞船抵达距月表仅6545 km的最近点后不久，航天员们目睹了太阳壮观地隐没在月球背后、发生日全食的景象。随后，当“诚信号”进入月球阴影时，乘组看到了5次非同寻常的事件：流星体撞击月面、凿出新生小环形山时迸发出的闪光。这些闪光转瞬即逝，乘组未能用相机捕捉到，但他们事先就知道要留意这类现象。
崭新视角。任务第6天，左侧为“诚信号”，远处是超过40万公里外的月牙状月球与地球
展望未来将真正登陆月球的阿尔忒弥斯任务(目前计划自2028年起实施)，亚利桑那大学的行星科学家Andrews Hanna设想，可以通过在月面布设月震仪来加强对陨石撞击的研究。“理解撞击通量很重要，”他说，“把观测到的某次撞击，与测量到的月震波联系起来，能挖掘出大量信息。
返回地球
“诚信号”距地球最远时达到406771 km，打破了阿波罗13号400171 km的距离纪录(译者注：英文原文为401171 km，但阿波罗13号的最远纪录实际应为400171 km)。当飞船绕到月球背面时，乘组按计划与地球失去联系40分钟——远离家园，完全与地球隔绝。
这种彻底的隔绝并未持续太久，“诚信号”很快踏上归途，预定于美国时间的4月10日(周五)返回。然而，即便NASA和阿尔忒弥斯二号乘组没有表露出来，返回前仍笼罩着几分紧张。
在阿尔忒弥斯一号任务中，无人乘坐的猎户座乘员舱隔热罩曾严重受损：当它在2760℃高温下穿越地球大气层下坠时，隔热罩开裂，大块抗烧蚀材料Avcoat被危险地撕扯剥落。经调查，NASA科学家发现，问题源自他们用于让猎户座返回地球的“跳跃式制导再入”技术——这种技术会让飞船掠入又跃出大气层，借助大气阻力逐步减速再入。
显然，阿尔忒弥斯二号必须做出改变。NASA没有去改造已经造好的隔热罩，而是决定调整再入剖面。“诚信号”的轨迹被设计得更为陡峭，以缩短其停留在阿尔忒弥斯一号出问题的大气层区域内的时间——然而，这也使它成为载人航天器有史以来速度最快的一次大气再入。
在长达13分钟的再入下降过程中，隔热罩表现良好，保持高温的时间足够长，得以顺利释放气体。共有11具降落伞先后展开，把飞船从地球上空120 km处的40230 km/h，减速到8 km高度时的523 km/h。当主伞完全张开时，“诚信号”正以低于32 km/h的速度缓缓飘降，最终在圣迭戈附近的太平洋海域成功溅落。
“诚信号”安全溅落在太平洋
从二号到五号
阿尔忒弥斯二号取得了成功，证明我们有能力把人类再次送往月球附近。阿尔忒弥斯三号原本计划承担重返月面着陆的任务，但现已改为在低地球轨道演练对接与交会程序——正如当年阿波罗8号成功绕月飞行之后，阿波罗9号所做的那样。目前计划于2028年初执行的阿尔忒弥斯四号，才是将要实现着陆的任务；若一切顺利，同年晚些时候，阿尔忒弥斯五号将在南极—艾特肯盆地(South Pole—Aitken Basin)着手建造月球前哨站，那里分布着蕴藏水冰的永久陨石坑。
尽管科学研究并非是阿尔忒弥斯二号的首要任务，科学界却已在积极准备，力求充分利用重返月球的机遇。Hendrix指出，PSI已有三名研究人员被选为阿尔忒弥斯四号的参与科学家。与此同时，与阿尔忒弥斯计划相辅相成的还有“商业月球有效载荷服务”(CLPS)项目：NASA与私营承包商合作，建造可将科学实验送上月球的小型着陆器。虽然这些着陆器迄今的着陆表现参差不齐，但它让更广泛的科学家群体得以参与月球研究。
来自月球的鼓舞
自阿尔忒弥斯二号乘组安全返回以来，人们的反应既饱含哲思，也充满了对这次任务技术壮举的钦佩。这一点在航天员新闻发布会上尤为明显——他们谈论的并非自己看到的景象，而是这次任务如何让全世界因共同支持它而凝聚在一起。
“当我们回到地球时，被全球涌来的支持、自豪感，以及人们把这次任务视作共同事业的情感深深震撼了，”怀斯曼坦言，“我们四个人本就想去做一件能让世界团结起来的事。”
Hendrix解释说，如果阿尔忒弥斯计划要持续获得经费，公众关注至关重要。“整个地球仿佛都被他们带上了旅程，而我们则在屏幕前观看，”她说，“让地球上每个人都支持这些任务很重要，尤其是那些制定预算的人。”
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