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北京時間2026年4月11日08:07(美國太平洋夏令時4月10日17:07),搭載4名航天員的“獵戶座”載人飛船返回艙通過傘降輔助濺落在美國加州圣迭戈附近的太平洋海域。至此,為期9天有余的“阿爾特彌斯二號”載人繞月飛行任務正式收官。
阿爾特彌斯計劃載人首飛
“阿爾特彌斯二號”為美國主導的“阿爾特彌斯”/“阿爾忒彌斯”(Artemis)深空載人探測計劃的第2次任務,為該計劃首次載人飛行任務。本次任務是一次載人測試飛行任務,旨在對“阿爾特彌斯”計劃運載火箭系統、載人飛船系統、發射場系統、測控通信系統、航天員系統等工程大系統進行實戰檢驗,并為后續飛行任務進行技術驗證。
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本次任務目標實施載人繞月飛行,任務采用了月球自由返回軌道(lunar free return trajectory),軌道穿插地月空間,呈現“8”字形。期間飛船對月球進行了飛越,但不被月球引力捕獲進入繞月軌道,后直接轉入月地轉移軌道,期間無需進行跨地注入點火。月球自由返回軌道能在航天器出現故障的情況下將航天員安全帶回地球。
繞地一圈半再奔月
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北京時間4月2日06:35(美國東部時間4月1日18:35),在位于美國佛州的肯尼迪航天中心LC-39B發射工位,搭載4名航天員的“獵戶座”載人飛船由太空發射系統(SLS)運載火箭發射升空,點火后08:18(T+08:18)芯一級與飛船/火箭上面級(芯二級)組合體分離,飛船/上面級組合體進入近地點27千米、遠地點2222千米的橢圓軌道。入軌后,船上組合體由上面級主發動機先后實施了近地點抬升點火、遠地點抬升點火,于T+01:47:57進入0×70375千米的繞地高橢圓軌道。T+03:24:15,船箭分離。
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船箭分離后飛船即刻以火箭上面級為目標飛行器,開展近距操作演示(proximity operations demonstration),由航天員手動駕駛飛船開展航天器交會、分離等一系列太空機動,T+04:35近距操作演示結束。T+04:52“獵戶座”實施分離點火,以安全地離開火箭上面級。T+05:00上面級執行處置點火(disposal burn)以進入再入軌道,T+05:04上面級部署了搭載在飛船適配器(連接于上面級之上)內側的4顆立方體衛星(1顆/分鐘)。T+13:44飛船在高度70375千米的遠地點進行近地點抬升點火。
T+1/01:14飛船使用主發動機進行跨月注入點火(Translunar injection burn),點火持續5分50秒,飛船進入奔月軌道即地月轉移軌道(TransLunar Injection,TLI)。
奔月途中的關鍵測試
地月轉移期間,任務進行了技術試驗和軌道修正。4月5日09:09,“阿爾特彌斯2號”任務乘組開展了手動駕駛演示(manual piloting demonstration),克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和杰里米·漢森(Jeremy Hansen)輪流控制飛船測試其在深空的性能,二人測試了6自由度和3自由度兩種不同的推進模式,整個過程持續了41分鐘。該演示為工程師提供了更多關于飛船操縱性能的數據。
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獵戶座乘組生存系統(Orion Crew Survival System,OCSS)服裝
4月5日下午,乘組4人開展了獵戶座乘組生存系統(Orion Crew Survival System,OCSS)服裝測試。所有4名機組人員都進行了一系列完整的測試,包括穿上艙內壓力服并加壓、進行泄漏檢查、模擬座椅再入,以及評估行動能力和飲食能力。該航天服用于在飛行動力階段保護航天員,并在船艙減壓和濺落后的生存操作中提供生命支持。
4月6日11:03,飛船進行了1次出站修正點火(outbound correction burn),持續17.5秒鐘,以完善奔月軌道。
離地球最遠的載人飛行
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4月7日01:56,飛船開啟了為期7個小時的月背飛越。07:00,飛船抵達月表約6545千米(4067英里),這是本次任務距離月面的最近距離。2分鐘后,飛船距離地球約406760千米(252756英里),這是本次任務飛離地球的最遠距離、也是人類載人飛行飛離地球的最遠距離。此前,1970年4月“阿波羅13號”(Apollo 13)飛船曾創下了載人飛行距離地球的最遠紀錄,約400171千米(248655英里)。飛越期間,乘組對月背20%的白晝區進行了持續觀測,拍攝了大量的月背影像。
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隨著對月觀測階段的結束,當航天器、月球和太陽在一條直線上時,乘組人員目睹了近一個小時的日食。通過觀察一個幾乎漆黑的月球,乘組人員分析了日冕——太陽最外層的大氣層——在月球邊緣出現的情況。在日食期間,乘組人員有機會尋找一些罕見的現象,這些現象只在月球上沒有光照的部分可見。他們報告了流星體以每小時數千英里的速度撞擊月球表面時產生的六次閃光。
返地途中以安全濺落為第一要務
4月8日01:23,在完成飛越及觀測任務之后,“獵戶座”飛船離開了月球引力范圍,正式開啟返程之旅。
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返程途中, “獵戶座”進行了3次返回修正(Return Correction)點火。在第1次和第2次點火之間,航天員進行了直立不耐受服裝(Orthostatic intolerance garment)測試。所有4名乘組人員輪流測試和評估在獵戶座乘組生存系統(Orion Crew Survival System)服裝下穿著直立不耐受服裝,該服裝有助于航天員在向地球重力過渡期間保持血壓和血液循環。在微重力環境下長時間工作后,一些航天員會出現直立不耐受,直立不耐受服裝采用下半身加壓的方式來抵消這種影響,并支持安全返回。
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同時,為了全力開展返回濺落準備工作,飛行控制團隊決定放棄原計劃實施的手動駕駛演示(manual piloting demonstration)和輻射屏蔽演示(radiation shielding demonstration)。乘組人員和飛行控制團隊開展了船艙準備工作,在濺落前研究了再入程序。乘組人員妥善放置設備并安裝座椅,以確保所有物品都能安全返回。
從第二宇宙速度減速至自行車速
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4月11日07:33,“獵戶座”飛船推進艙和返回艙分離,飛船返回進入最后沖刺階段。07:37,返回艙進行上升點火(raise burn),持續18秒,調整航天器的方向建立合適的再入角度,以便重返大氣層。
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07:53,“獵戶座”返回艙到達了距離地球表面約122千米(40萬英尺)的地球大氣層,速度達到35倍音速(第2宇宙速度),距離濺落地點約3148千米(約1956英里)。這是航天器返回途中首次接觸高層大氣并開始制導下降。不久之后,由于飛船表面與大氣摩擦持續加熱升溫,使氣體分子及表面燒蝕材料電離,返回艙周圍形成了等離子體,造成持續約6分鐘的通信中斷,即飛船進入了黑障區。
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08:03 ,在約7132米(23400英尺)高度, 飛船引導傘(drogue parachutes)打開,將飛船下降速度降至146米/秒(479英尺/秒),與濺落點的距離縮減至約13千米(8英里)。08:04,在約1646米(5400 英尺)的高度,拋減速傘、開主傘,將飛船下降速度降至61米/秒(200 英尺/秒)以下,并最終降至約8.94米/秒。
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著橙色服裝者左起:里德·懷斯曼、杰里米·漢森
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著橙色服裝者左起:維克托·格洛弗、克里斯蒂娜·科赫
08:07,搭載4名航天員的“獵戶座”飛船返回艙成功濺落在加州圣迭戈附近太平洋海域,“阿爾特彌斯2號”載人繞月飛行任務就此收官。自發射升空到返回著陸,本次任務耗時9天1小時32分鐘,飛行里程約 112萬千米(694481英里)。
“阿爾特彌斯2號”任務是對“阿爾特彌斯”計劃深空載人飛行能力的一次實戰檢驗,其實質也是對美國深空載人飛行能力的一次實戰檢驗,全面測試了工程各大系統特別是載人飛船系統的性能,為載人登月任務進行了練兵備戰。本次任務之后,“阿爾特彌斯”計劃將全面轉向計劃于2027年實施的“阿爾特彌斯3號”地球軌道交會對接任務,更大的挑戰還在后面。
作者:木蘭星舟
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