来源：中国航天报
北京时间4月11日，随着猎户座飞船返回舱安全溅落太平洋，“阿尔忒弥斯-2”任务结束。3名美国航天员和1名加拿大航天员结束探月之旅，成功返回地球。回顾美国主导的“阿尔忒弥斯计划”首次载人任务，科研人员和航天员为了克服地月空间中的风险，完成了哪些工作？这次任务测试了哪些重要技术？展望未来，“阿尔忒弥斯-2”任务有望对美国月球探测与开发工程产生怎样的影响呢？
4名航天员乘坐猎户座飞船返回舱安全溅落太平洋
改进箭船保平安
北京时间4月2日，“阿尔忒弥斯-2”任务由SLS Block1火箭发射。在继承自航天飞机项目的4台第一级发动机和2枚助推器驱动下，该火箭起飞质量超过2600吨，设计能将超过26吨载荷送入地月转移轨道。
火箭第一级在预留数十吨推进剂的情况下，将重26吨的猎户座飞船和重33吨的第二级送入近地点高度约40公里、远地点高度2222公里的大椭圆轨道，并确保第一级在绕地球飞行大半圈后安全溅落在太平洋。
SLS火箭托举猎户座载人飞船升空
相比“阿尔忒弥斯-1”任务使用的同型火箭，这枚SLS火箭有所改进，主要是箱间段新增了4片2.3米长的导流边条。
原来，在“阿尔忒弥斯-1”任务中，当SLS火箭飞行处于跨声速段时，2枚助推器与第一级的连接点处遭遇了超出预期的振动现象，主要是复杂气流扰动造成的。试验显示，新增的边条会在连接点附近产生涡流，限制气流异常扰动，有效缓解了火箭处于跨音速段的颤振隐患。
此外，SLS火箭还进行了多处优化，以便提高可靠性，验证未来飞行状态。
美国宇航局选择继续使用SLS火箭，主要是期望维持传统航天产业链，获得成熟可靠的产品，但实际效果不及预期，饱受涨价、拖延之苦。至于“星舰”，还需要攻克高频次发射、多次“太空加油”等难关，也未获得载人资质，执行探月任务仍面临多重考验。
猎户座载人飞船与月球合影
猎户座载人飞船属于美欧合作产物，返回舱由美国厂商打造，而服务舱由欧空局研制，并安装了1台继承自航天飞机项目的AJ10-190常温轨控发动机，用于轨道机动。
在这次任务中，猎户座飞船并未像“阿尔忒弥斯-1”任务那样直接进入地月转移轨道。在运力充足的前提下，火箭第二级将猎户座飞船送入远地点高度7.4万公里的大椭圆地球轨道，支持航天员验证手动交会技术。为此，火箭第二级顶部和侧面安装了光学瞄准靶标。猎户座飞船分离后调转方向，航天员参考顶部靶标，演练手动操作接近。随后，火箭第二级旋转90度，在较好的光照条件下，支持航天员参考侧面靶标进行手动交会操作。这是为了模拟猎户座飞船和其他航天器进行手动交会对接。
然后，猎户座飞船进行自检，并加速飞往地月转移轨道。火箭第二级则实施离轨机动，坠入大气层烧毁。
这是猎户座飞船首次在深空环境中载人飞行，特意配备了强调可靠性的环境控制和生命维持系统，负责维持舱内稳定生活环境，并检测飞船状态，确保航天员安全健康、正常工作。按设计，即使返回舱遭遇失压或污染，航天员也能穿戴登月服维持数天，为应急维修或紧急救援争取“最后机会”。
此前，在“阿尔忒弥斯-1”任务中，猎户座飞船返回舱的热防护结构出现了超过预期的烧蚀损坏。调查表明，返回舱再入大气层过程中，气动加热使材料内部气体压力偏大，破坏了热防护结构，并引发了局部剥落现象。科研人员可通过修复改进来解决该问题，但进度赶不上“阿尔忒弥斯-2”任务。
猎户座载人飞船返回舱再入大气层前与服务舱分离
因此，美国宇航局决定在这次任务中采用更“陡峭”的返回舱再入轨迹，将气动加热时间从14分钟缩短至约8分钟，缓解返回舱热防护结构损坏。后续任务中，猎户座飞船将改进热防护系统，争取从根本上解决该问题。
刷新纪录也有尴尬
在1970年的阿波罗13号任务中，航天员克服险情、安全回家，创造了40.01万公里的人类距离地球最远纪录。在“阿尔忒弥斯-2”任务中，随着猎户座飞船飞掠月球背面，美加航天员将这个纪录刷新为40.67万公里。
猎户座飞船飞掠月球时拍摄地球
为了达成这项成就，猎户座飞船配备了完善的空气再生装置、舱内压力控制系统、乘组用水供应和废物管理系统等。其中，空气再生装置可以吸收二氧化碳和水蒸气，将废气排入太空，并取消了传统上使用的过氧化钠等消耗性化学品，从而大幅降低体积和质量。利用高压氧气罐、氮气罐等，飞船舱内压力和氧分压可以自动保持在安全范围。紧急情况下，航天员可以手动调节压力参数。
在这次任务中，航天员体验了新型“深空厕所”。它的学名是通用废物管理系统，猎户座飞船安装了月球轨道版本。要知道，半个多世纪前的“阿波罗计划”中，飞船厕所简陋且使用不便，曾污染舱内环境。新型“深空厕所”采用真空系统，以便储存、处理排泄物，还考虑到女航天员的特殊需求，特意安装了门，更注重保护隐私。
此外，猎户座飞船安装了新型激光通信系统，下行数据传输速率超过260兆比特/秒，预计至少能向科研人员输送数百吉比特的科学研究和系统运行数据。
4名美加航天员在飞船舱内工作生活
不过，“阿尔忒弥斯-2”任务并非一帆风顺，科研人员、航天员不时与各种小故障“作斗争”。
比如，中继卫星链路一度仅传回火箭第二级的数据，没及时传回猎户座飞船的数据。科研人员重启地面系统部分设备后，中继数据传输恢复正常，随后正常转交深空网。
再比如，航天员带上天的平板电脑在特殊环境中“开局不利”，电子邮件等软件崩溃，重启后化解了麻烦。
更令人啼笑皆非的是，新型“深空厕所”不时遭遇故障，令航天员稍显尴尬。4月2日，猎户座飞船入轨不久，相关控制器和水箱阀门遭遇故障，导致该厕所无法使用，数小时后修好。4月4日，厕所排放管被冻结尿液堵塞，再次停用。飞船随后调整方向，利用阳光直射加热，解决该问题。
除猎户座飞船外，作为美国航天国际合作的重要内容，SLS火箭还发射了4颗立方星，分别属于阿根廷、沙特、德国和韩国。其中，阿根廷立方星未配备推进系统，完成一系列通信验证任务后再入烧毁。另外3颗立方星自行机动变轨，但韩国立方星未完成使命，已提前再入大气层，而德国立方星的状态也不乐观，很可能已结束任务。
另类“绕月”惹争议
“阿尔忒弥斯-2”任务是人类时隔半个多世纪后再度飞近月球，不乏宣传亮点，包括美国宇航局强调“有色人种、女性、非美国人首次奔月”，但其整体方案设计显得比较保守，对美国后续载人登月任务和月球资源开发的参考价值也引发了争议。
与1968年阿波罗8号载人绕月任务不同，在“阿尔忒弥斯-2”任务期间，载人飞船选择自由返回轨道飞掠月球，没有“刹车”进入环月轨道并检验操作飞船。因此，外界认为，严格来说，这次任务称不上载人绕月任务，猎户座飞船在月球附近测试的意义“打了折扣”。
“阿尔忒弥斯-2”任务（左）与阿波罗8号任务对比
据美国宇航局最新规划，更多猎户座飞船环月轨道操作程序需要在2028年美国载人登月任务中“一举过关”，无形中加大了风险。
还有观点认为，在本次任务中，火箭第二级仅配备光学瞄准靶标，没有激光雷达等辅助装置，无法验证猎户座飞船未来与其他航天器自动交会，价值有限。对此，美国宇航局的新规划是2027年中期开展“阿尔忒弥斯-3”任务，猎户座飞船将在近地轨道上与1～2款商业载人登月舱演练交会对接，并检验新型登月服、通信设备等。
更麻烦的是，近期美国宇航局将“阿尔忒弥斯计划”后续任务安排及配套航天器发展规划“推倒重来”，在一定程度上削弱了“阿尔忒弥斯-2”任务的验证意义。
一方面，SLS Block1火箭基本上成为“绝版”，后续SLS Block1B火箭被取消，导致这次任务验证的SLS火箭部分改进措施将来“无用武之地”。
在“阿尔忒弥斯-3”任务中，SLS火箭很可能不会配备第二级，仅用第一级发射猎户座飞船进入近地轨道，开展交会对接测试。
自2028年“阿尔忒弥斯-4”任务起，SLS火箭将放弃现役第二级，换用经过修改的火神-半人马座火箭第二级。理论上，这既能提升运力，又有望降低第一级离轨坠落风险，还可能在1天内具备更多发射窗口。
“阿尔忒弥斯计划”后续任务规划已被“推倒重来”
另一方面，美国宇航局近期取消了门户月球轨道空间站，计划通过采购更多商业航天发射服务和商业航天器，建设月球表面基地，导致“阿尔忒弥斯计划”的目标、进度、任务轨道、系统选择等面临更多的不确定性。
如果再考虑到美国宇航局未来预算可能会遭遇变动，那么“阿尔忒弥斯-2”任务显得方案“中规中矩”，依赖传统航天厂商，不符合美国探月项目整体转向商业化、提倡创新和降本增效的基调。这次任务除激发大众对载人航天探索月球的兴趣外，可能主要价值就是丰富飞船在地月空间运行的基础经验。