潮新闻客户端 记者 屠晨昕
时隔53年,再次有人类离开地球引力场,飞向月亮。
阿耳忒弥斯2号任务发射升空。图源:视觉中国
今天(北京时间4月2日6时35分),美国肯尼迪航天中心,98米高的太空发射系统(SLS)运载火箭点火升空,将猎户座飞船里的四名宇航员送往月球的方向。
阿耳忒弥斯2号任务示意图。图源:NASA官网
这次为期10天的阿耳忒弥斯2号任务并非登月,飞船将带着宇航员在月球附近玩一次“引力弹弓”——进入月球引力场,距离月表最近处约7000公里,然后在月球引力下绕月半圈,并不进入月球轨道,而是顺势飞回地球。
1972年12月11日,阿波罗17号搭载着最后一批登月宇航员登上月球。他们返回地球后,阿波罗计划结束。此后,人类的肉身在地球“引力深井”内蹉跎了半个世纪,当年的人们以为不久就能登陆火星,迄今都未实现。
平心而论,今天的发射具备历史性意义。
图源:NASA官网
然而,美国把新时代的重返月球,当成冷战时期“太空竞赛”的2.0版本。在阿耳忒弥斯计划陷入“一鸽再鸽”、朝令夕改的困境时,为了抢先把人送上月表,NASA(美国宇航局)不顾专家的警告,强行让四名宇航员乘坐“带病”的猎户座飞船和SLS火箭奔月。这背后的风险,足以让人联想到美国航天史上那些惨痛的教训。
美国这种“冷战后遗症”,啥时候能痊愈?
一
2017年12月11日,前一个总统任期时的特朗普批准了重返月球的太空计划。2019年,这一计划正式以古希腊神话中的月亮女神阿耳忒弥斯命名。
2022年11月28日,执行阿耳忒弥斯1号任务的猎户座飞船与月球、地球同框。图源:视觉中国
第一步,阿耳忒弥斯1号任务,不载人的猎户座飞船飞向月球。原计划2020年发射,后来推迟到2022年8月29日和9月3日,却因传感器故障和燃料泄漏连连推迟,直到2022年11月16日才完成。
第二步,也就是刚刚发射的阿耳忒弥斯2号,4名航天员进行环月飞行。
NASA原计划在2027-2028年执行阿耳忒弥斯3号载人登月任务。但在今年2月,NASA又修改了整个计划,将3号任务改为月球轨道验证,到4号再载人登月。
与阿波罗计划不同的是,在载人飞船发射之前,马斯克SpaceX的星舰“载人登陆系统”(HLS)将提前发射。航天员将从猎户座飞船上转移至星舰飞船内,完成登月任务。
尽管如今美国是特朗普的MAGA派当政,但是今天奔月的四名宇航员却尽显民主党式的“开放多元”——飞行员格洛弗是第一位飞向月球的非洲裔、任务专家科赫是第一位飞向月球的女性、加拿大宇航员汉森是第一位飞向月球的非美国人。只有指令长怀斯曼,属于阿波罗登月名单里清一色的美籍白人男性。
阿耳忒弥斯2号任务的四名宇航员在船箭组合体前合影。图源:视觉中国
值得一提的是,前加拿大空军飞行员汉森成为宇航员已经16年了,这回他第一次上天,直接就冲着月球去了。
二
在部分美国航天工程师眼里,本次阿耳忒弥斯2号任务的风险巨大,其实是“拿宇航员的生命做赌注”。
在2月的首次湿式彩排中,SLS火箭出现了液氢泄漏和氦气供应中断,迫使火箭从发射台撤回维修。
而更大的隐患,来自再入大气层时飞船与宇航员最大的安全保障——隔热罩。
查理·卡马尔达曾为NASA担任工程师20年,并参与“哥伦比亚”号航天飞机事故后的首次飞行任务。他直言不讳地指出这次的飞船隔热罩存在潜在风险:“我们绝对不该让宇航员乘坐这艘飞船。”
隔热罩是航天器底部的一层厚实防护层。对于需要承受返回地球大气层时高达2760℃的高温等离子体的飞船,隔热罩是宇航员的“生命之盾”,任何微小的瑕疵都可能导致致命后果。
在2022年11月阿耳忒弥斯1号无人试飞任务中,猎户座飞船返回地球后,工作人员发现其隔热罩出现上百处裂痕与凹坑,有大面积炭化材料剥落,部分区域甚至露出了底层结构。
阿耳特弥斯1号任务的猎户座无人飞船溅落在太平洋上。图源:视觉中国
这块隔热罩由186块名为Avcoat的材料构成,该材料在受热时会进行可控燃烧,从而防止其下方区域温度过高。然而,材料内部不透气的特性在再入过程中会导致气体积聚,引发爆裂脱落。
这里插一句,猎户座飞船上的隔热罩技术,还是50多年前阿波罗飞船用的,只是根据环保要求做了些微调。为啥不采用近年来出现的新材料、新技术?或许,阿波罗计划在美国航天人心中是一种信仰吧!
NASA对此问题展开调查,并在2024年5月发布报告。
让人绷不住的是,报告称改变飞船再入大气层的轨迹即可解决问题——把1号任务的“双弹跳”机动减速,改为直接进入大气层,以缩短隔热罩暴露于极端高温大气中的时间。
对宇航员生命安全负责任的做法,难道不是重新设计隔热罩、或者更换更可靠的隔热材料吗?
就算不这样,至少也得发射一次无人飞船,来验证新的再入方案够不够安全吧?
1月的新闻发布会上,NASA局长艾萨克曼和这次任务的四位宇航员。图源:红星新闻
NASA却不这么干。为了赶进度,他们宁可让四名宇航员当“小白鼠”,冒着生命危险上天。
今年1月,NASA新局长、马斯克的好友艾萨克曼向媒体表示,自己对猎户座飞船及其隔热罩充满信心,这是“基于严谨的分析以及顶尖工程师全程追踪数据的工作成果”。
诚然,从1号任务以来,NASA在地面进行了密集的高温测试。但是,这始终停留在理论模拟层面,真实深空环境中的激波震荡、化学离解等复杂因素,是否会让妥协方案失效?没人知道确切答案。
3月20日,阿耳忒弥斯2号船箭组合体离开航天器装配大楼。图源:视觉中国
除了隔热,1号任务还暴露了别的毛病——
一是分离螺栓出现熔化和侵蚀。如果螺栓失效,可能导致乘员舱和服务舱分离失败,危及宇航员的生命。二是电力系统异常。如果在任务中出现电力中断和冗余功能丧失,可能威胁飞船的推进和增压系统。
这些,都是有可能致命的隐患。
三
卡马尔达博士坦言看到NASA报告时深感忧虑。“我在‘哥伦比亚’号事故中失去了三名同窗和七位朋友……我绝不愿再目睹机组人员丧生。”
在这位老航天人看来,阿耳忒弥斯2号任务与“”挑战者”号和“哥伦比亚”号两次航天灾难前的准备工作存在相似之处——当时NASA明知航天飞机存在问题,仍坚持执行任务。
2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机重返大气层时解体坠毁,7名宇航员全部遇难。
2003年2月1日 “哥伦比亚号”解体时的电视新闻画面。图源:视觉中国
事后调查证实,因外部燃料箱泡沫材料安装缺陷,发射时一块泡沫脱落,撞击导致机翼前缘隔热罩破损,最终付出了惨痛代价。
调查显示,NASA清楚泡沫脱落是“已知的、反复出现”的飞行风险,但由于之前没出过大事,就当成了可接受的小问题。
调查委员会在最终报告中直言:“NASA缺乏强效的安全文化。”报告尖锐地指出,即使在1986年“挑战者”号灾难后,NASA依旧存在“如果没坏就别修”的侥幸心理,管理层为了赶进度和控制预算,对工程师提出的安全质疑反应迟钝。
更惊人的是,事发后有媒体报道称,在“哥伦比亚”号发射前,NASA工程师曾对航天飞机上至少1600处潜在技术缺陷提出过质疑,却无法阻止发射。
如今猎户座飞船的隔热罩问题,与“哥伦比亚”号的事故隐患有着惊人的相似性——都是热防护系统存在缺陷,都是在进度压力下选择“将就”。
“恕我直言,若让宇航员执行阿耳忒弥斯2号任务,无异于玩俄罗斯轮盘赌。” 卡马尔达说。
四
与美国的急躁冒进形成鲜明对比的,是中国“稳扎稳打、安全优先”的发展理念。
“载人航天,人命关天。”这句话,中国航天人不仅是在嘴上说的,也是在实践中付诸行动的。
从神舟飞船到梦舟飞船,中国始终将航天员的安全和健康放在首位。哪怕是在空间站乘组交接的重大节点,一旦发现舷窗出现被微陨石撞击导致的微小裂痕,也会果断更换神舟飞船,以确保万无一失,尽管这会多花很多钱。
图源:央视《焦点访谈》
阿耳忒弥斯2号已经“带病出征”了。按计划,4月10日,猎户座飞船将带着四名宇航员,以接近每小时4万公里的第二宇宙速度冲向地球,迎接稠密大气那近2800℃高温的灼烧。
在经过那道“鬼门关”时,飞船隔热罩源于50多年前技术的Avcoat材料能否经受住考验?谁都无法打包票。只能祝他们好运吧!
物理规律,不会为面子和预算让路。航天探索的本质是对科学规律的尊重,任何违背规律的急功近利,都可能付出沉重代价。
对于中国航天而言,美国的焦虑与急躁,恰恰印证了我们发展道路的正确性。
未来,无论别人顺利与否,我们仍将以自己的节奏稳步前行。在载人登月的赛道上,我们正在用扎实的技术、严谨的态度,书写属于中国的航天传奇。