張?zhí)铮ㄖ袊?guó)航天員科研訓(xùn)練中心）

從2017年《航天政策1號(hào)令》（SPD－1）提出要讓美國(guó)在2028年重返月球，到2018年美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）發(fā)布《國(guó)家太空探索活動(dòng)報(bào)告》規(guī)劃出具體登月步驟，再到2019年提出要在2024年前登上月球并發(fā)布了最新的《NASA月球探索戰(zhàn)略計(jì)劃》。盡管質(zhì)疑的聲音不絕于耳，美國(guó)依然不斷地加快著登月的步伐。本文概述了幾次政策變化中登月計(jì)劃的推進(jìn)和調(diào)整，以及NASA聯(lián)合各方力量為此做出的努力，并闡述了作為載人探索火星的“預(yù)熱行動(dòng)”，重返月球?qū)?duì)進(jìn)一步開(kāi)展深空探測(cè)帶來(lái)重要影響。

1 重返月球，既是情懷又是必須

2017年12月，美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽署了《航天政策1號(hào)令》，概述了美國(guó)將從登上月球到登上火星的一系列探索思路，該文件規(guī)劃在2028年將美國(guó)航天員送上月球。

早在1969年7月20日，美國(guó)通過(guò)“阿波羅”（Apollo）計(jì)劃，將阿姆斯特朗和奧爾德林成功送至月球，使其成為第一批登月的人類。如今，50年過(guò)去了，美國(guó)為什么還要重返月球？

首先，隨著一大批新興國(guó)家的發(fā)展，美國(guó)超級(jí)大國(guó)的地位雖然未變，但國(guó)際威信和國(guó)民自豪感有所動(dòng)搖，尤其是一些國(guó)家在太空領(lǐng)域的不斷發(fā)展，使得美國(guó)亟需在一項(xiàng)重大工程上有所建樹(shù)?，F(xiàn)階段，美國(guó)航天員還是得依賴俄羅斯火箭發(fā)射系統(tǒng)才能抵達(dá)太空，再加上2019年1月中國(guó)嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器歷史性地登陸月球背面，美國(guó)迫不及待要在太空中樹(shù)立自己的絕對(duì)領(lǐng)先地位。美國(guó)副總統(tǒng)彭斯曾表示，“如今我們正處在一場(chǎng)太空競(jìng)賽中，就像20世紀(jì)60年代那樣，而且風(fēng)險(xiǎn)比那時(shí)更高?！?/p>

其次，登月是未來(lái)探索火星的必經(jīng)之路。此次登月并不是單純復(fù)制幾十年前的技術(shù)，而是為實(shí)現(xiàn)更高目標(biāo)如載人探索火星做準(zhǔn)備。如果重返月球成功，不僅能夠反映出美國(guó)的強(qiáng)大，更能夠帶動(dòng)美國(guó)眾多科學(xué)技術(shù)更新升級(jí)。美國(guó)普渡大學(xué)航空航天教授大衛(wèi)·斯賓塞說(shuō)：“如果我們?cè)谇巴鹦侵皼](méi)有先到月球，也沒(méi)有在月球上建立永久基地，我認(rèn)為我們跳了一步?！痹虑蚧乜梢宰鳛槲磥?lái)火星定居的練習(xí)場(chǎng)地，NASA的“深空之門”（DSG）12017年3月，NASA提出“深空之門”月球軌道平臺(tái)建造計(jì)劃。9月，美、俄兩國(guó)就“深空之門”計(jì)劃簽署合作意向聲明。2018年5月，NASA發(fā)布備忘錄，將“深空之門”更名為“門戶”（Gateway），并公布了其初步建造計(jì)劃。該平臺(tái)計(jì)劃在21世紀(jì)20年代建成有人照料的地月空間站，將用作擬建“深空運(yùn)輸站”（DST）的中轉(zhuǎn)補(bǔ)給站。項(xiàng)目就計(jì)劃建立一個(gè)環(huán)繞月球飛行的空間站，希望借助月球的特殊位置為太陽(yáng)系深層探索和遠(yuǎn)期的火星計(jì)劃提供有力支持。

此外，還有一個(gè)重要的原因，那就是月球上有豐富的資源有待開(kāi)發(fā)。核聚變能是人類最為理想的終極能源，而月球上儲(chǔ)藏有大量的一種名為氦－3的同位素資源，這種元素是氦核聚變的原料，在地球上含量非常稀少。雖然目前人類還沒(méi)有攻克聚變發(fā)電的技術(shù)，但是這種原材料毫無(wú)疑問(wèn)是未來(lái)重要的戰(zhàn)略資源，也是一筆巨大的財(cái)富。有科學(xué)家曾建議將氦－3運(yùn)回地球，斯賓塞教授認(rèn)為，這一想法未免過(guò)于“未來(lái)主義”，不過(guò)“美國(guó)第一次重返月球并不一定是沖著它去的，但長(zhǎng)期來(lái)看，確實(shí)有這種可能?！?/p>

因此，不論從國(guó)際地位、“探火”需求，還是從能源開(kāi)采的角度上來(lái)說(shuō)，重返月球都是十分必要且迫在眉睫的。

2 登月計(jì)劃提前4年，NASA需要做出哪些改變

在2017年《航天政策1號(hào)令》的指導(dǎo)下，NASA積極規(guī)劃2028年實(shí)現(xiàn)人類重返月球的相關(guān)活動(dòng)。然而，2019年3月26日，副總統(tǒng)彭斯在國(guó)家航天委員會(huì)（NSC）第五次會(huì)議上提出，特朗普總統(tǒng)指示的新目標(biāo)是，美國(guó)將在2024年實(shí)現(xiàn)讓航天員登陸月球南極地區(qū)，也就是整整提前了4年，他要求NASA“使用一切必要手段”確保登月任務(wù)取得成功。

2024年登月計(jì)劃被命名為“阿爾忒彌斯”(Artemis)，即希臘神話中阿波羅的孿生姐姐狩獵女神阿爾忒彌斯，也借此向1961－1972年的美國(guó)“阿波羅”登月計(jì)劃致敬。該計(jì)劃預(yù)計(jì)在2024年前將一男一女兩位航天員送上月球表面。這將會(huì)是人類半個(gè)世紀(jì)以來(lái)首次登上月球，這位女性航天員也將成為第一位在月球漫步的女性。

為此，NASA重新規(guī)劃了載人登月時(shí)間表和任務(wù)細(xì)節(jié)，發(fā)布了《飛向月球：NASA月球探索戰(zhàn)略計(jì)劃》。

對(duì)比原先設(shè)定的2028年載人登月，新的計(jì)劃有哪些必須做出的調(diào)整呢？

可以看出，對(duì)比2028年登月計(jì)劃，2024年計(jì)劃變得“簡(jiǎn)明扼要”，降低了許多技術(shù)指標(biāo)，減少了登月人數(shù)，縮小了登月地點(diǎn)范圍，縮短了任務(wù)時(shí)間，甚至簡(jiǎn)化了運(yùn)載火箭的復(fù)雜程度，試圖成就一個(gè)“極簡(jiǎn)”的登月目標(biāo)，只為能夠卡在2024年這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)將美國(guó)航天員送上月球。

NASA《飛向月球：NASA月球探索戰(zhàn)略計(jì)劃》

“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃標(biāo)識(shí)

2019年7月，NASA公布了“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃的標(biāo)識(shí)。

標(biāo)識(shí)的中心是字母A，位于藍(lán)色的地球之上，后面銀灰色的小球體是月球。紅色緞帶狀的形狀表明了從地球到月球的飛行軌跡，這3種顏色分別象征著“火箭紅”、“地球藍(lán)”和“月球銀”。

NASA還進(jìn)一步表示，A象征著阿爾忒彌斯所用弓箭的箭頭，同時(shí)代表著火箭發(fā)射。事實(shí)上，A的尖端延伸到月球之外，并且從地球到月球的軌跡被涂成紅色，這代表了“阿爾忒彌斯”計(jì)劃是人類進(jìn)入火星的第一步。即使是代表地球的“新月”也具有雙重含義，因?yàn)樗泊砹税栠瘡浰沟墓?/p>

1969年7月20日，阿姆斯特朗和奧爾德林成為了首次踏上月球的人類。而NASA公布logo的時(shí)間恰逢阿波羅-11登月任務(wù)50周年。

3 NASA攜手商業(yè)公司、工業(yè)部門，共同執(zhí)行“阿爾忒彌斯”登月任務(wù)

為實(shí)現(xiàn)2024年登月這一大膽目標(biāo)，NASA決定充分發(fā)動(dòng)一切有利條件，積極尋求各方支援，共建友好合作關(guān)系。

對(duì)此，美國(guó)政府表示支持。副總統(tǒng)彭斯表示，政府考慮將NASA的部分任務(wù)外包給商業(yè)化的技術(shù)公司，部分原因是NASA在近10年的登月計(jì)劃中，要么遲遲跟不上節(jié)奏，要么屢超預(yù)算。彭斯說(shuō)：“如果商業(yè)火箭是未來(lái)5年內(nèi)讓美國(guó)航天員重返月球的唯一途徑，那就采用商業(yè)火箭?！?/p>

NASA迅速宣布了其“商業(yè)月球有效載荷服務(wù)”（CLPS）計(jì)劃，根據(jù)該計(jì)劃，合同公司可以向“對(duì)月運(yùn)送科學(xué)和技術(shù)有效載荷”等項(xiàng)目投標(biāo)。這些有效載荷提前一步抵達(dá)，有助于幫助NASA在人類重返月球之前，先對(duì)月球展開(kāi)研究工作，為航天員的到來(lái)做好準(zhǔn)備。這些公私合作伙伴關(guān)系將對(duì)發(fā)展“阿爾忒彌斯”項(xiàng)目至關(guān)重要。

2019年6月14日，NASA向美國(guó)工業(yè)部門發(fā)布了一份征求意見(jiàn)稿，希望他們對(duì)利用美國(guó)公司向月球軌道平臺(tái)“門戶”運(yùn)送貨物和其他物資的可行性提出意見(jiàn)。這是NASA為在5年內(nèi)將航天員送上月球表面的最新舉措。該軌道平臺(tái)的首項(xiàng)后勤保障服務(wù)預(yù)計(jì)將提供科學(xué)儀器、貨物和其他物資，以支持NASA的“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃。

2018年秋天，NASA向美國(guó)公司征求了關(guān)于如何最好地為“門戶”提供支持的意見(jiàn)，該“門戶”將位于離地球250000英里（1英里=1.609344km）高的月球軌道上，是一個(gè)針對(duì)月表任務(wù)的指揮和服務(wù)模塊，最終將進(jìn)一步用于探索太陽(yáng)系。繼最初的信息請(qǐng)求之后，NASA發(fā)布了這份意見(jiàn)草案征求稿，并于2019年8月正式公布。

NASA人類月球探測(cè)項(xiàng)目主任馬歇爾·史密斯表示，需要工業(yè)部門提供一艘飛船，將貨物和其他物資運(yùn)送到“門戶”，它將與軌道平臺(tái)對(duì)接，但還需要自己產(chǎn)生動(dòng)力。NASA期待看到工業(yè)部門回應(yīng)這一需求，并可能授予這項(xiàng)月球服務(wù)的多個(gè)合同。這一最新呼吁與NASA在國(guó)內(nèi)行業(yè)率先推出的貨物再供應(yīng)服務(wù)如出一轍。NASA引領(lǐng)了近地軌道的商業(yè)化，現(xiàn)在正為私營(yíng)企業(yè)在深空領(lǐng)域大展拳腳提供新的機(jī)遇。

后勤艙停靠在月球軌道“門戶”設(shè)想圖

NASA駐佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心的“門戶”物流部門經(jīng)理馬克·維澤說(shuō)：“‘門戶’，特別是我們的物流供應(yīng)需求，使深空供應(yīng)鏈朝著進(jìn)一步商業(yè)化邁出了下一步?！边@些服務(wù)，除了向“門戶”交付貨物、科學(xué)儀器和其他物資外，還可能擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，比如為NASA交付月球建筑的其他元件。

2019年6月26日,NASA在佛羅里達(dá)主辦了一個(gè)工業(yè)日論壇，對(duì)擬議的物流配送方法問(wèn)題進(jìn)行回答和解釋。

8月，作為登月任務(wù)計(jì)劃的一部分，NASA向各商業(yè)公司尋求建議，希望能建立一個(gè)系統(tǒng)，用商業(yè)火箭將物資運(yùn)送到月球軌道平臺(tái)“門戶”上。有關(guān)航天器設(shè)計(jì)、貨物質(zhì)量能力、增壓體積、有效載荷的功率可用性，以及到月球“門戶”運(yùn)輸時(shí)間的想法也列在提案中。

隨后,正式的固定價(jià)格合同招標(biāo)逐步形成，15年內(nèi)所有“門戶”服務(wù)的最大合同授予額將達(dá)到70億美元。

NASA為這項(xiàng)雄心勃勃的月球任務(wù)尋找了第一批承包商。一份價(jià)值3.75億美元的合同由科羅拉多州威斯敏斯特的麥克薩技術(shù)公司（MAXAR Technologies）提供，該公司將在2024年前開(kāi)發(fā)航天員著陸所需的動(dòng)力和推進(jìn)系統(tǒng)。

匹茲堡的宇宙機(jī)器人技術(shù)公司（Astrobotic Technology）贏得了7950萬(wàn)美元的合同，將有效載荷運(yùn)送到月球近旁的一個(gè)大型隕石坑死湖（Lacus Mortis）。休斯頓的直覺(jué)機(jī)器公司（Intuitive Machines）獲得7700萬(wàn)美元的合同，將有效載荷運(yùn)送到月球上的一個(gè)黑暗點(diǎn)“風(fēng)暴洋”（Oceanus Procellarum）。它們將于2021年7月著陸。

“幾十年來(lái)的預(yù)算削減和下降已經(jīng)結(jié)束了。”副總統(tǒng)彭斯2019年8月20日在弗吉尼亞州舉行的一次國(guó)家空間委員會(huì)會(huì)議上說(shuō)：“我們重申了美國(guó)對(duì)人類太空探索的承諾，發(fā)誓要比以往任何時(shí)候都更深入、更遠(yuǎn)、更快地進(jìn)入太空?！?/p>

如此高的合同預(yù)算、豐富的采購(gòu)內(nèi)容也表明了美國(guó)登月的決心，甚至就像副總統(tǒng)彭斯早些時(shí)候所說(shuō)：“如果NASA目前不能在5年內(nèi)讓美國(guó)航天員登月，我們需要改變這個(gè)組織，而不是任務(wù)。”

4 備受爭(zhēng)議的重返月球“小目標(biāo)”，是為了實(shí)現(xiàn)登上火星的“大目標(biāo)”

2019年6月7日，美國(guó)總統(tǒng)特朗普發(fā)布了一條“推特”：“鑒于我們正在花出去的大把經(jīng)費(fèi)，NASA不該再繼續(xù)討論登月了，畢竟50年前我們就做過(guò)了。他們應(yīng)該關(guān)注于更大的目標(biāo)，比如火星、國(guó)防和科技。”此言一出，引發(fā)一片嘩然，各方紛紛猜測(cè)美國(guó)的登月計(jì)劃是否又有變數(shù)。畢竟，美國(guó)民眾對(duì)于登月的熱度多年來(lái)有減無(wú)增。1989年的一項(xiàng)調(diào)查顯示，77%的美國(guó)人認(rèn)為登月計(jì)劃值得投入；20年后，持這一態(tài)度的美國(guó)人下滑至47%。2018年，皮尤研究中心（Pew Research Center）的一項(xiàng)民調(diào)顯示，盡管大多數(shù)美國(guó)人認(rèn)為美國(guó)成為太空探索的領(lǐng)先者很重要，但只有13%的人認(rèn)為載人登月是當(dāng)務(wù)之急。緊跟阿姆斯特朗踏上月球的航天員巴茲·奧爾德林就曾公開(kāi)表示，是時(shí)候放下月球，著眼于火星，因?yàn)槟鞘恰案L(zhǎng)期的投資”。

2019年6月8日，美國(guó)國(guó)家航天委員會(huì)執(zhí)行秘書(shū)佩斯在出席國(guó)家航天學(xué)會(huì)國(guó)際空間開(kāi)發(fā)大會(huì)時(shí)表態(tài)，NASA在2024年送人登上月球的計(jì)劃不變，一切還在有條不紊地進(jìn)行。不過(guò)，NASA會(huì)把最終目標(biāo)放在火星載人探測(cè)上，重返月球是載人探火計(jì)劃的一部分，兩者關(guān)系密切。NASA正在利用月球作為火星的試驗(yàn)場(chǎng)，開(kāi)發(fā)在太陽(yáng)系進(jìn)一步探索所需的技術(shù)和系統(tǒng)。

根據(jù)NASA最新的月球探索計(jì)劃，美國(guó)將依托月球軌道平臺(tái)“門戶”進(jìn)行一系列研究，例如：登陸火星系統(tǒng)的深空測(cè)試、火星運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，通過(guò)研究月球撞擊坑，了解太陽(yáng)系中最普遍的物理撞擊坑過(guò)程，并為了解火星地表積累經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)降低月塵危害來(lái)為抵御火星沙塵暴做準(zhǔn)備等。

很多人對(duì)登月表示了擔(dān)憂，最關(guān)鍵的就是資金問(wèn)題。在“阿波羅”登月計(jì)劃的鼎盛時(shí)期，NASA獲得的政府資金支持比現(xiàn)在多得多，當(dāng)時(shí)NASA每年預(yù)算占聯(lián)邦政府預(yù)算的4%還多，如今，這一占比還不到0.5個(gè)百分點(diǎn)。雖然特朗普政府已經(jīng)承諾在2020財(cái)年給NASA追加16億美元的預(yù)算支持，但據(jù)美國(guó)WTVR電視臺(tái)報(bào)道，2019年6月13日，NASA局長(zhǎng)吉姆·布萊登斯坦在接受美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)（CNN）采訪時(shí)，首次公開(kāi)披露了登月計(jì)劃的總預(yù)算估值，表示在未來(lái)5年時(shí)間里，NASA需要200億～300億美元的資金把夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。這也就是說(shuō)，NASA每年預(yù)算平均會(huì)增加40億～60億美元。

布萊登斯坦還補(bǔ)充道，航天任務(wù)存在危險(xiǎn)和不可預(yù)測(cè)性，所以也不可能確定一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)算。NASA目前正在與行政管理和預(yù)算局（OMB）、國(guó)家航天委員會(huì)進(jìn)行協(xié)商和談判，一旦達(dá)成一致，NASA就會(huì)把預(yù)算計(jì)劃提交至國(guó)會(huì)，并確保議員們?cè)敢庵С炙?/p>

NASA的探月計(jì)劃大致分為兩個(gè)階段：第一階段專注于速度，在2024年實(shí)現(xiàn)登陸月球；第二階段將著力于在2028年之前在月球及其周圍建立一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的人類據(jù)點(diǎn)。近期，NASA一直為加速其“從登月到登火”（Moon to Mars）探測(cè)計(jì)劃而努力著。2019年5月底，NASA授予了加拿大麥克薩技術(shù)公司一份合同，建造、發(fā)射和演示“門戶”的動(dòng)力和推進(jìn)元件。在將航天員送往月球之前，NASA將開(kāi)展一系列商業(yè)計(jì)劃，向月球表面提供眾多科學(xué)儀器和技術(shù)演示；他們將與11家公司開(kāi)展合作，研究新的綜合人類著陸系統(tǒng)的擬議架構(gòu)，該系統(tǒng)將在“門戶”中部署以完成登月任務(wù)。

隨著越來(lái)越多的力量投入登月，“阿爾忒彌斯”計(jì)劃必將開(kāi)啟載人空間探索的新時(shí)代，不論是太陽(yáng)能電推進(jìn)技術(shù)、著陸精確度、高性能飛行計(jì)算能力，還是原位資源利用、月塵危害減緩、星球表面挖掘與建筑等關(guān)鍵技術(shù)，都將迎來(lái)技術(shù)上新的突破，這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)將為未來(lái)載人探索火星鋪平道路。