光明日报消息：在人类登月50年后，美国航天局开始紧锣密鼓地研制新一代重型火箭和“猎户座”飞船，计划2024年前再次将宇航员送上月球。为何不直接采用当年“阿波罗11号”的设计再赴月球？美国新登月计划“阿耳忒弥斯”究竟有何不一样？

多次往返月球南极

美国航天局局长布里登斯廷7月向美国参议院介绍了新登月计划的进展，提到与当年“阿波罗11号”降落在月球正面的静海南部不同，“阿耳忒弥斯”计划中的落月点选在月球南极。

选择在月球南极登陆的一个重要原因是，近来研究显示月球两极可能存储了约4.5亿吨的水冰，如果在相关地区建立基地，饮水问题较易解决。这些水还可能被用于制造液氧和液氢，从而为更远的深空探索提供火箭燃料。

不过登陆月球南极计划的挑战也更大。“阿波罗11号”的落月点处于月球赤道附近的平坦地区，返回舱只需少许推进剂即可返回月球轨道，与轨道上的飞船对接后一起回到地球。而“阿耳忒弥斯”计划中的相关过程要复杂得多，要先在月球轨道上建立一个称作“门户”的中转站，宇航员抵达中转站后，再乘坐“摆渡车”往返包括月球南极在内的各处地点。

这套复杂的系统有其好处。新计划中的火箭只需将飞船送到“门户”就行，因此不需要阿波罗系列任务中“土星5号”火箭这样的“大家伙”，可节省燃料，还可运送更多载荷。宇航员可在“门户”与月表之间多次往返，有助于建立月球基地。

登月计划分三部分

要实现这一套能多次往返月球的登月设想，“阿耳忒弥斯”计划包括三个部分：建造“门户”、建造前往“门户”的火箭和飞船、建造往返“门户”与月表的“摆渡车”。

第一，建造“门户”。美航天局已选择马克萨尔科技公司作为“门户”的第一个商业合作伙伴，该公司将建造一个50千瓦的高功率太阳能驱动器，作为“门户”的动力与推进系统。美航天局计划2022年底用商业火箭将“门户”的动力与推进系统送入轨道，还计划选择一家商业公司建造“门户”载人舱，尚未公布结果。

据介绍，未来“门户”将拥有多个可接驳飞船的对接口，这也意味着它为以后希望使用中转站的探月飞船设立了技术标准。

第二，建造前往“门户”的火箭和飞船。其中，由美航天局自己负责建造的“猎户座”飞船进展顺利，目前正处于组装测试阶段，其内部空间将是阿波罗系列任务中所用飞船的2.5倍，可运送更多宇航员前往“门户”。

但与波音公司合作开发的新一代重型火箭“太空发射系统”几经拖延，预计将在2021年才能实现首飞。“太空发射系统”首飞时的近地轨道运载能力为70吨级，未来可达到130吨级，接近“土星5号”的水平。

第三，建造往返“门户”与月表的“摆渡车”。美航天局再次选择了商业公司完成这项任务，目前共有11家公司合力开发这种载人登月系统。这套可重复利用的载人登月系统包括3个部分，用“运输设备”将宇航员从“门户”送入低月球轨道;用“下降设备”将他们送至月表;并用“上升设备”将他们送回月球“门户”。

月球基地指向火星

布里登斯廷说，“阿耳忒弥斯”计划中的宇航员一开始要在月球南极停留7天，随着“门户”扩展和月表设施的增加，月表探索时间有望延长至数周或数月，这就意味着要在月球上建立基地。

美航天局明确表示，在月球南极建立基地的一个目的是为在21世纪30年代奔向火星做准备。尽管目前对火星任务还没有特别清晰的规划，但布里登斯廷在美国国会作证时提出了一系列初步思路。

他说，国际空间站、未来的商业空间站和“门户”都可用于测试火星任务所需的自动化飞船系统的长期可靠性。“阿耳忒弥斯”计划将开发太阳能电力推进技术，相关技术可用于能够重复利用的火星着陆器和载人返回舱。

布里登斯廷表示，月球将成为火星的试验田，要完成长达数年的火星之旅，先要有能力在月球上生活数月。学会利用太空中的资源提供补给并制造产品是实现深空探索的前提，美航天局将在月球上测试类似技术。他说，可在月球上验证的技术还包括能源生产和储存、应对尘暴、医学支持等。