當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月10日下午，執(zhí)行美國(guó)“阿耳忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行任務(wù)的“獵戶座”飛船，在美國(guó)加利福尼亞州圣迭戈附近海域?yàn)R落。四名宇航員——指令長(zhǎng)里德·懷斯曼、駕駛員維克托·格洛弗、任務(wù)專(zhuān)家克里斯蒂娜·科赫和加拿大宇航員杰里米·漢森，全部安然無(wú)恙。

這一刻，標(biāo)志著美國(guó)自1972年以來(lái)首次載人月球任務(wù)順利完成，也為人類(lèi)重返月球計(jì)劃邁出了最關(guān)鍵一步。

返回地球的過(guò)程堪稱(chēng)航天任務(wù)中風(fēng)險(xiǎn)最高的階段。美東時(shí)間4月10日下午7點(diǎn)53分，獵戶座飛船以每小時(shí)3.86萬(wàn)公里的速度撞上地球大氣層“再入界面”，這一刻的高度是12萬(wàn)米。

以如此高速返回地球，飛船面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是極端高溫。空氣被劇烈壓縮形成激波，溫度瞬間飆升至2760攝氏度，超過(guò)太陽(yáng)表面局部溫度。飛船被熾熱的等離子體包裹，與地面通訊中斷約6分鐘。

“這是必須順利完成的13分鐘。”阿耳忒彌斯2號(hào)飛行總監(jiān)杰夫·拉德根在返回前的新聞發(fā)布會(huì)上如此表示。整個(gè)再入過(guò)程中，宇航員經(jīng)歷了最大3.9G的過(guò)載，但最終平穩(wěn)度過(guò)。

黑障結(jié)束后，美東時(shí)間4月10日下午8點(diǎn)03分，乘員艙在6700米高度彈出前向熱盾蓋，露出降落傘艙。兩具減速傘率先打開(kāi)，將返回艙速度從每秒11公里驟降至每小時(shí)494公里。一分鐘后，三具主降落傘在1800米高度展開(kāi)。

NASA采用了獨(dú)創(chuàng)的“收口技術(shù)”，通過(guò)火工切割器逐步剪短傘繩，控制傘衣面積，讓下降速度平穩(wěn)過(guò)渡到每小時(shí)27公里。最終于美東時(shí)間4月10日下午8點(diǎn)07分，返回艙以每小時(shí)32公里的速度濺落太平洋。

返回艙的隔熱罩是整個(gè)再入過(guò)程中最重要的保護(hù)層，也是最令人擔(dān)憂的技術(shù)環(huán)節(jié)。在2022年“阿耳忒彌斯1號(hào)”無(wú)人飛行測(cè)試任務(wù)中，工程師們就發(fā)現(xiàn)飛船的隔熱罩出現(xiàn)了意外損傷。

調(diào)查顯示，隔熱罩的AVCOAT材料在再入過(guò)程中產(chǎn)生了氣體無(wú)法正常排放的問(wèn)題，導(dǎo)致壓力積聚，部分材料開(kāi)裂并脫落。讓專(zhuān)業(yè)人士擔(dān)心的是，阿耳忒彌斯2號(hào)的飛船已完成建造，其隔熱罩與1號(hào)使用的幾乎完全相同。

面對(duì)這一困境，NASA選擇了折中方案：修改再入大氣層的軌跡以降低風(fēng)險(xiǎn)，而非更換隔熱罩。這一決定引發(fā)了航天界的持續(xù)討論。

前NASA宇航員、熱防護(hù)系統(tǒng)工程師查爾斯·卡馬爾達(dá)長(zhǎng)期公開(kāi)批評(píng)NASA的決策。他表示：“這件事之所以如此嚴(yán)重，是因?yàn)楫?dāng)隔熱罩出現(xiàn)剝落或大塊脫落時(shí)，即使飛行器沒(méi)有被完全摧毀，也已處于即將失效的臨界點(diǎn)，這就像在霧天站在懸崖邊上一樣?！?/p>

曾在NASA任職超過(guò)30年的熱防護(hù)材料專(zhuān)家丹·拉斯基指出，地面測(cè)試環(huán)境無(wú)法完全復(fù)現(xiàn)實(shí)際飛行條件。在阿耳忒彌斯1號(hào)任務(wù)前的地面測(cè)試中，加熱速率設(shè)置得比實(shí)際飛行更高，材料反而表現(xiàn)正常。而實(shí)際飛行中較低且不均勻的加熱速率導(dǎo)致了氣體堵塞問(wèn)題。

獵戶座飛船的隔熱罩最厚處僅7.6厘米，卻要抵御2760攝氏度的高溫考驗(yàn)。這層薄薄的保護(hù)層是如何工作的呢？

這款隔熱罩采用“燒蝕材料”工作原理。當(dāng)返回艙以高速?zèng)_入大氣層時(shí)，隔熱罩表面的材料會(huì)通過(guò)自身燃燒汽化來(lái)帶走熱量。這種“犧牲自己”的方式，有效保護(hù)艙內(nèi)宇航員和設(shè)備的安全。

具體來(lái)說(shuō)，獵戶座飛船的隔熱罩由美國(guó)工廠手工打造的碳基復(fù)合材料制成。與阿波羅任務(wù)相比，獵戶座的熱盾直徑更大（4.8米對(duì)比阿波羅的約4米），采用更先進(jìn)的塊狀瓦片設(shè)計(jì)，總數(shù)量少于200塊，遠(yuǎn)少于阿波羅時(shí)代的3.6萬(wàn)個(gè)小蜂窩單元。

盡管材料相同，但NASA對(duì)返回軌道進(jìn)行了優(yōu)化。與阿波羅任務(wù)的直接抬升式再入不同，阿耳忒彌斯2號(hào)采用了縮短跳躍再入方式，大幅降低了熱載荷與過(guò)載。

面對(duì)隔熱罩存在的隱患，NASA為宇航員準(zhǔn)備了一套完善的安全措施。宇航員所穿的“‘獵戶座’任務(wù)組生存系統(tǒng)”宇航服，具備耐高溫、阻燃能力，其內(nèi)置接口系統(tǒng)可在緊急情況下提供氧氣，去除二氧化碳，支持長(zhǎng)達(dá)6天生存。

在發(fā)射階段，飛船頂部配備了發(fā)射逃逸系統(tǒng)，在出現(xiàn)異常時(shí)可在毫秒內(nèi)啟動(dòng)，將載人艙迅速拉離火箭主體。發(fā)射臺(tái)也配備有應(yīng)急撤離設(shè)備，確保地面突發(fā)情況下宇航員安全轉(zhuǎn)移。

繞月飛行期間，飛船內(nèi)部部署了多組輻射傳感器，結(jié)合宇航員佩戴的個(gè)體輻射監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)評(píng)估艙內(nèi)輻射水平并發(fā)出警報(bào)。

NASA為此次任務(wù)構(gòu)建了一套覆蓋“發(fā)射-飛行-返回”全過(guò)程的安全保障體系。盡管隔熱罩存在隱患，但多方位的安全措施為宇航員提供了額外保護(hù)。

隨著阿耳忒彌斯2號(hào)任務(wù)成功，NASA的目光已投向未來(lái)。最新任務(wù)進(jìn)度表顯示，美國(guó)計(jì)劃2027年執(zhí)行“阿耳忒彌斯3號(hào)”任務(wù)，在近地軌道開(kāi)展系統(tǒng)及運(yùn)行能力測(cè)試；2028年開(kāi)展“阿耳忒彌斯4號(hào)”登月任務(wù)。

阿爾忒彌斯計(jì)劃近期經(jīng)歷了重大調(diào)整。原定為載人登月任務(wù)的阿爾忒彌斯3號(hào)已被“降級(jí)”，改為在近地軌道與登月著陸器進(jìn)行對(duì)接測(cè)試。真正的載人登月將推遲到2028年的阿爾忒彌斯4號(hào)任務(wù)。

今年2月，NASA局長(zhǎng)賈里德·艾薩克曼宣布了對(duì)阿爾忒彌斯登月計(jì)劃的架構(gòu)調(diào)整，旨在提升安全性、減少延誤、加快節(jié)奏。按照新計(jì)劃，阿爾忒彌斯4號(hào)將成為首次載人登月任務(wù)，讓獵戶座飛船在低地球軌道與著陸器對(duì)接。

此外，NASA還取消了SLS Block 1B升級(jí)計(jì)劃，后續(xù)任務(wù)將盡量保持接近現(xiàn)有Block 1配置，以避免大改動(dòng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和延誤。同時(shí)，NASA計(jì)劃建立更頻繁的發(fā)射頻率，目標(biāo)是達(dá)到每年一發(fā)。

這些調(diào)整反映了阿爾忒彌斯計(jì)劃面臨的技術(shù)與資金挑戰(zhàn)。隨著商業(yè)航天公司的加入，美國(guó)重返月球計(jì)劃正尋求更加可持續(xù)的發(fā)展路徑。

未來(lái)，NASA計(jì)劃2027年執(zhí)行“阿耳忒彌斯3號(hào)”任務(wù)，在近地軌道開(kāi)展系統(tǒng)及運(yùn)行能力測(cè)試；2028年開(kāi)展“阿耳忒彌斯4號(hào)”登月任務(wù)。而由于預(yù)算和技術(shù)問(wèn)題，原定的阿爾忒彌斯3號(hào)載人登月已調(diào)整為近地軌道測(cè)試任務(wù)，真正的載人登月將推遲至阿爾忒彌斯4號(hào)。

對(duì)于航天產(chǎn)業(yè)而言，獵戶座飛船的成功返回激發(fā)了深空探索的熱情。商業(yè)航天公司如SpaceX和藍(lán)色起源將更深入地參與后續(xù)計(jì)劃，帶來(lái)新的技術(shù)思路和商業(yè)模式。從阿耳忒彌斯2號(hào)任務(wù)中收集的數(shù)據(jù)，將為未來(lái)載人火星任務(wù)奠定基礎(chǔ)。