本文来自微信公众号：经纬创投（ID：matrixpartnerschina），作者：经纬创投主页君，题图来自：视觉中国
今天下午2点47分，随着NASA新一代登月火箭太空发射系统（SLS）载着猎户座飞船点火升空，“一鸽再鸽”的阿尔忒弥斯1号任务终于正式发射，开始为期4到6周的月球往返之旅。
自1972年12月19日“阿波罗17号”结束任务返回地球后，迄今为止还未有宇航员再踏足月球土壤。时隔50年，人类将再向38万公里开外的月球发起载人登月任务。与此同时，中国、俄罗斯等国家的载人登月计划亦在进展中。人类实现重返月球，进入倒计时阶段。
作为阿尔忒弥斯计划（Artemis Program）的首次飞行，本次飞行为一次无人试验，其中将搭乘3个装有仪器的人体模型。这将是NASA对猎户座飞船（Orion）、太空发射系统（SLS）火箭、肯尼迪航天中心的地面系统的第一次综合测试。根据规划，在后续的任务中，NASA还将陆续验证绕月、着陆、返回技术，最终建立起一个名为“门户”（Gateway）的月球轨道空间站，为长期、可持续的月球任务存在铺平道路，并为未来宇航员的火星任务提供跳板。
阿尔忒弥斯计划具体是如何规划的？与五十多年前的阿波罗计划相比，阿尔忒弥斯计划有何区别？我国的载人探月及深空探索又有何新进展？以下，Enjoy：
一、四次飞行，如何一步步实现重返月球？
阿尔忒弥斯计划的名字，与阿波罗计划一样，都取自希腊神话，为太阳神阿波罗的孪生姐妹、月亮女神之名。53年前，以阿波罗命名的月球探测计划实现了人类在月球上的“一小步”；如今，阿尔忒弥斯将在月球乃至宇宙探索中迈出“下一步”。
阿尔忒弥斯计划由一系列发射任务组成，其目标是让人类重返月球表面，建立长期的月面基地，并实现未来的载人火星登陆。
作为先锋行动，本次阿尔忒弥斯1号的成败决定了后续一系列复杂任务的进展情况。在这次无人飞行中，猎户座飞船将乘坐太空发射系统（SLS）升空，后者是NASA自土星五号以来最强大的运载火箭，飞行约28万英里后，在距离月球数千英里的轨道执行4到6周的任务，不着陆，仅进行演练与测试。它不仅将刷新人类建造的宇宙飞船所飞行的最远距离纪录，也将刷新飞行器在太空的最长停留时间。
若1号任务完成顺利，NASA将在2024年左右展开阿尔忒弥斯2号任务。那将是一次载人绕月飞行，使用与第一次发射时相同的SLS火箭，将飞船送到稍有不同的绕月轨道，不过飞船依旧不进行着陆，仅在载人情况下测试关键系统。
再之后便是关键的阿尔忒弥斯3号任务，包含一套正常的绕月、着陆、返回流程，届时NASA将让首位女性和首位有色人种航天员登陆月球。
待到阿尔忒弥斯4号时，NASA计划建立其一个名为“门户”（Gateway）的月球轨道空间站，为后续登上其他星球进行准备。
由此可见，面对登月并建造空间站这个尚未完成的庞大目标，NASA还是选择逐步进行阿尔忒弥斯计划，在控制风险的情况下重返月球。
为执行这个庞大的重返月球计划，NASA研制了全新一代的火箭系统与飞行器。其中，太空发射系统（SLS）作为主力运载火箭，高约98米，是自土星五号以来运载能力最强大的火箭。SLS专为深空任务设计，整合了航天飞机的主要部件，并运用新的工具和制造技术进行了硬件升级，足以和阿波罗计划的“土星五号”相媲美，将人货运送到月球甚至更远的地方。
而阿尔忒弥斯号的主力载人航天器则为猎户座载人飞船，由乘员舱、服务舱、发射逃逸系统等组成。其中，乘员舱可以在不与其他航天器对接的情况下，为4名宇航员提供长达21天的生活空间。乘员舱下面是欧洲航天局（ESA）提供的欧洲服务舱，主要由空客公司制造，服务舱将为航天器提供电力、推进、热控制、空气和水。
在每次任务结束后，乘员舱将是唯一返回地球的部分。不过，在前几次飞行任务中，一些高价值的机组组件都将会被重复使用，NASA也计划在之后任务中复用更多组件以降低成本。
当SLS和猎户座飞船完成”双剑合璧“后，由两个固体火箭助推器和4个强大的发动机提供动力，从肯尼迪航天中心的39B发射场升空。SLS在发射和升空期间将产生880万磅的推力，将重近600万磅的猎户座飞行器送入轨道。点火两分半钟后，两个固推被耗尽后分离。发射8分钟后，芯级也被耗尽分离。上层级短暂点火，让飞船进入地球停泊轨道。
之后，猎户座飞船绕地轨飞行时，将完成包括部署太阳能电池阵列在内的一系列任务。在阿尔忒弥斯1-3号任务中，临时低温推进段（ICPS）将为猎户座提供离开地球轨道、飞向月球所需的巨大推力。从那里，猎户座将在发射后约两小时内与ICPS分离。
然后，ICPS将部署一些小卫星，即立方体卫星，来进行几项实验和技术演示。假设部署成功，其中两颗立方体卫星将以不同的方式绘制月球表面的水冰。水冰是由水或融水在低温下固结而成的冰，或许可以作为未来人类探险的资源。
当猎户座飞船继续沿着地球到月球的轨道前进时，它将由欧洲服务舱推进。猎户座将穿过范艾伦辐射带，飞越全球定位系统卫星星座，并飞越地球轨道上的通信卫星。为了与休斯顿的任务控制中心进行对话，猎户座将从NASA的跟踪和数据中继卫星系统切换到通过深空网络进行通信。
猎户座飞船月球之旅期间，工程师将评估航天器的系统，并根据需要修正其轨道。航天器将在该轨道上停留大约6天，以收集数据，并让任务控制人员评估航天器的性能。在这段时间里，猎户座将以月球绕地球运行的方向逆行。
虽为一次无人飞行，但猎户座飞船中也搭载了三位假的“宇航员”，其中“指挥官”坎波斯（Moonikin Campos），名字来自于阿图罗·坎波斯（Arturo Campos），是NASA的一名电气工程师，曾帮助阿波罗13号安全返航。飞船的座椅和宇航服等上面都布满了传感器，用来检测任务中的震动、加速度和辐射，帮助NASA了解如何在接下来的任务中更好地保护宇航员。
除了假人宇航员外，本次任务还搭载了小羊肖恩和象征着安全飞行的史努比，作为零重力指示器。
在返回地球的途中，猎户座再进行一次近距离飞越，使飞船在距离月球表面约60英里的范围内，飞船将利用服务舱的另一个精确定时发动机，在月球引力的作用下加速返回地球。飞船进入地球大气层后，猎户座底部的温度将达到太阳表面一半的温度。最后，飞船将在加州下巴岛海岸附近的回收船视线范围内精确着陆，溅落回收的流程与之前SpaceX龙飞船的大致相同。
阿尔忒弥斯1号的发射，是对猎户座、SLS和肯尼迪航天中心的地面系统的一次综合测试，为的是最终满足深太空中最具挑战性的人员和货物任务需求，实现“Moon to Mars”，剑指火星以及其他未曾探索的太阳系深空。
二、与阿波罗计划相比，阿尔忒弥斯计划的硬件有何升级？
与阿波罗计划不同，按照这一新的登月计划，宇航员在月球上将不是短暂停留，而是准备打造一个生活长达一个星期的月球基地。计划中的月球空间站不仅是人类再次登月的转运站，而且将作为前往更遥远的行星进发的基地。
若一切顺利，人类实现真正载人登月、重返月球表面或最早在2025年实现，不过以NASA的“鸽王”风格，倒也不必对这个时间过分期待。
仅是阿尔忒弥斯1号，NASA就已经在全球的关注下“一鸽再鸽”，整个发射计划不断受飓风、燃料泄露等各种内外部因素影响，从8月底延期四次到了现在，命途多舛。
尽管如此，阿尔忒弥斯计划至少给出了上世纪60年代阿波罗计划以来，最雄心勃勃的载人登月时间表。
当然，所有有关阿尔忒弥斯的疑问，自然少不了与阿波罗计划的比较。
1. 火箭：SLS vs 土星五号
单从近地轨道（LEO）的运载能力数据看，SLS的LEO运载能力为95吨，较土星5号最高可达到的140吨并无明显优势。
但SLS还在进一步升级中，预计到阿尔忒弥斯4号计划时，升级后的Block 1B版本有更为强大的上层级（EUS），从而提高地月转移轨道（TLI，即从加速离开地球到近月制动为止的轨道段）的能力。升级版的EUS将向月球发射83000磅的载荷，比早期阿尔忒弥斯任务中使用的ICPS多40%，比现有的任何火箭多70%。
此外，在阿尔忒弥斯计划中，也还有其他一系列的运载火箭及飞行器，包括Starship，Vulcan，New Glenn等，各自用自己的火箭发射并承担部分任务。因此，在硬件选择上，阿尔忒弥斯计划和阿波罗计划实际有着不同的考量，不需要将所有任务的压力押注在单一一个超级火箭上。
2. 太空舱：猎户座 vs 阿波罗
从太空舱看，猎户座倒是“赢麻了”——猎户座太空舱宽5米，阿波罗太空舱宽3.9米，猎户座的9立方米宜居空间，比阿波罗大了近50%，最多可搭载6名宇航员。
空间变大的同时，太空舱的重量也得到了减轻，这对于深空探索意义非常。猎户座太空舱及其服务舱加满燃料后重26520公斤，而“阿波罗”太空舱及其服务舱加起来重达28800公斤。
结构分配上也极为不同，阿波罗的指挥舱非常小，有一个很大的服务舱，而猎户座则完全相反，保障了宇航员宜居性。
3. 着陆器：1 to N
截然不同的月球着陆器选择，则反映了60年后商业航天的突飞猛进。
在阿波罗计划中的登月舱，由格鲁曼公司（Northrop Grumman）生产，高7米，腿伸出时宽9.4米，燃料充足时重达1.64万公斤。它可以携带两名宇航员到月球表面，并停留75小时。
而阿尔忒弥斯计划选择发起了“人类着陆系统”（Human Landing Systems）项目，由一系列商业合同组成，更类似于商业载人项目。NASA对此没有制定任何严格的指导方针，接受投标的原则重点在于评估能否在2024年这个时间内将一个着陆系统送往月球并返回，目的是为4名宇航员提供长达2周的每次任务。
并且在阿尔忒弥斯计划中，入围计划的选手们不仅要给出不同的着陆器方案，还要自行发射，不能够使用SLS。其中最有看点的自然是SpaceX、蓝色起源、Dynetics之间的竞争。
不过出人意料的是，去年4月，NASA选择仅与SpaceX签订了一份合同，提供29亿美元给SpaceX开发星际飞船。消息发布后，贝索斯的蓝色起源对此番“被截胡”表示了严重不满与抗议，甚至将NASA告上法庭。然而，起诉未能成功，倒是还被马斯克发了一条带表情包的推特嘲讽。
今年11月，阿尔忒弥斯1号任务发射之际，NASA授予SpaceX第二份“阿尔忒弥斯”登月合同，价值约11.5亿美元，作为NASA阿尔忒弥斯4号任务的一部分，SpaceX将在2027年提供第二次载人着陆演示任务。
这也意味着，如果一切进展顺利，SpaceX将参与阿尔忒弥斯3号和阿尔忒弥斯4号任务，两次载人登月。
4. 着陆点选择：首次着陆月球南极
NASA近期公布了阿尔忒弥斯3号的13个着陆点选择，全部都处在月球南极的沙克尔顿陨石坑。这些区域位于距离月球南极6度的纬度范围内，总体上具有不同的地质特征。每个具体的着陆点与发射窗口的时间紧密耦合，确保了全年发射的灵活性。
选择这些着陆点除了考虑发射窗口可用性外，科学家与工程师团队还对各地区的安全着陆能力进行了评估，包括地形坡度、与地球通讯的便利程度和照明条件等，并兼具可达性。届时宇航员将冒险进入人类此前未探索过的黑暗区域，并为未来长期驻守地外星球奠定基础。
值得期待的是，在阿尔忒弥斯3号任务中，极有可能获得更多关于月球水冰的信息。早在上世纪60年代，科学家们就提出水冰可能存在于月球、水星和谷神星的永久阴影区域。
直到2018年，夏威夷大学和布朗大学的科学家们直接观测到了月球南极的水冰，首次在月球表面发现水冰存在的直接证据。月球南极的大部分水冰集中在月球的环形山。而北极的水冰虽广泛分布但很稀疏。人类或许可以从中提取氧气和氢气。水冰的出现可以使月球成为人类进行深度太空探索的“加油站”，甚至能帮助人类在月球上建立长期或永久基地。
三、引入商业竞合，有可持续性才能实现火星梦想
从硬件上看，阿尔忒弥斯计划虽有不少升级，但依旧不可动摇五六十年前阿波罗计划划时代般的地位价值。那为什么自1972年以来美国就没有再回到过月球？为什么NASA不重新建造阿波罗计划的土星5号火箭和阿波罗太空舱？
回顾阿波罗计划，这个在美苏军备竞赛特定时间下的产物，至今看依旧是场不到最后一刻都无法知道结局的“赌博”。
1960年，在NASA提出阿波罗计划之初，并未得到马上通过。而苏联在太空竞赛中的一系列成就还在不断传出。1961年4月12日，苏联加加林驾驶“东方1号”飞船进入太空，绕地飞行一周，成为世界上第一位“太空人”。在此刺激下，一个月后时任美国总统肯尼迪便正式宣布了“阿波罗”计划。
肯尼迪曾在国会发言时说：“我们选择在这个十年登上月球并实现其他目标，不是因为它们简单，而是因为它们艰难”。
据说在阿波罗计划开始之初，内部估算只有5%的几率成功登上月球并安全返回。这就像在悬崖边骑两轮车、在风暴内部买彩票时中奖并还能躲过一劫，阿波罗计划登月充斥着巨大风险，更像是登月竞赛下的放手一搏。1968年到1972年，NASA共发射了9次载人月球任务，其中6次成功着陆，12名宇航员登上月球表面。但同时也发生了多次诸多可怕的事故。
著名的阿波罗1号事件，在地面测试时就突发大火导致了3名宇航员遇难，这也使得纯氧环境被NASA重新考虑。阿波罗11号任务中，阿姆斯特朗迈出人类登月的第一步，却在从月球返回时遇到点火开关故障，所幸奥尔德林掏出一支毡尖笔替代故障位置，重启飞船。阿波罗12号、13号、15号等都遇到了足以引发整体失败的问题或事故。
除了巨大的风险隐患外，阿波罗计划的天文数字成本代价，也是当下难以复刻的。送12名宇航员上月球，阿波罗计划耗资255亿美元，约占当年美国GDP的0.57%，占当年美国全部科技研究开发经费的20%。
而阿尔忒弥斯则为一个相对可持续的项目。与上世纪60年代相比，能以更低的成本、更好的技术和更安全的方式到达月球，是全球科学家的共同追求。
对于如今的NASA而言，不再会有阿波罗计划那样的无限资金和支持，他们必须清楚评估每个项目的风险。尤其是在“挑战者号”“哥伦比亚号”两次巨大的惨烈事故后，不仅给参与者与家属带来巨大创伤，也影响到NASA资金与发射计划。
换言之，太空竞赛后的NASA不再有高容错率来承受巨大的风险，不得不改变了他们认证和计算风险的方式。现在NASA会计算每一个单独部件的确切故障率，并评估每个部件、子部件和系统故障所涉及的风险。
因此，与阿波罗计划相比，阿尔忒弥斯计划在安全性和性能方面有了明显升级。
例如，太空舱由靠燃料电池运转，改为使用太阳能和120伏锂离子电池；针对机械开关的事故，阿尔忒弥斯计划的太空舱配备了高度可配置的电脑，机械开关的数量只剩60个左右；猎户座的计算机比阿波罗号的计算机强大1000倍，冗余度也更高。
猎户座在导航方面也有了极大升级，近地时可用GPS卫星，远离地球时则可使用自动的恒星跟踪设备；对接系统也采用了一个新的TRIDAR或3D激光测距和一个高度升级的相机，可实现自动停靠；在热保护系统、降落伞、辐射屏蔽材料等方面，阿尔忒弥斯也增加了更多安全的考量。
根据最新估计，从2012年到2025年，NASA将为“阿尔忒弥斯”计划花费930亿美元；而2021年至2025年，这五年就需要花费530亿美元。其中SLS火箭是巨大的吞金兽，单次发射成本超过40亿美元。如果一系列任务无法按时完成，后续花费还将增加。
尤其是这一切还是在阿波罗计划留下的巨大基础设施遗产的基础上，因此就有了上文所述的NASA将运送宇航员的工作放出去给SpaceX、蓝色起源等私营公司合作的举动，由此节省下的资金用于地球轨道和地月系统以外的太空探索。这些任务也推动了太空经济下新产业和新技术的发展。
目前有超过3800家供应商为猎户座、SLS火箭和肯尼迪航天港提供服务，包括Aerojet Rocketdyne、波音、雅各布斯、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁曼等公司。与此同时，阿尔忒弥斯计划的合作范围也延伸到了国际，欧洲等多地的供应商，也在为这项计划而工作。
因此，虽然阿尔忒弥斯计划目前在成本上和研发周期上并未有明显优势，但引入商业竞合模式或能够给其一次巨大的翻牌机会。与成本几乎不可能降低的阿波罗计划相比，在技术的创新发展、重用复用之下，阿尔忒弥斯计划有着更可靠的持续发展性，项目持续时间越长，成本也就将相应降低。而SpaceX、蓝色起源等“鲶鱼”的入局，或许可以让NASA在节约大量成本的同时，真正实现这场冒险的最终目的——Moon to Mars。
四、“能去的时候一定要去”，中国载人探月时间表已出炉
在阿尔忒弥斯计划进行的同时，各国的登月探索计划也在陆续开展中：澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋和英国已经加入“阿尔忒弥斯”计划，并希望能确认开采月球矿产资源的所有权；中国、俄罗斯与印度等国家则期望通过独立研制，实现载人登月。
自2007年10月嫦娥一号成功发射以来，中国已经向月球发射了5次探测器，并实现了人类探测器首次月背软着陆、带回人类全新的月壤样品等巨大成果，这些成功试验为后续载人登月奠定了基础。
航天科研耗价高昂，为何各国都要执着于载人登月？这其实是一场“高投入高风险高回报”的探索。作为人类史上最复杂的系统工程，航天技术不仅是国家经济与技术实力的体现，还可以推动多个高新技术和基础科学领域的创新，对国家乃至人类发展有着重大意义。
阿波罗计划虽花费了天价的经费，却也实实在在催生了美国液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等高科技工业，并留下了丰厚的航天基础设施遗产。俄罗斯曾通过和平号空间站发现十余个金属矿和百余个油脉，价值远超空间站的投入费用。
更何况对于月球、火星等深空探索计划而言，未知的发现必定远超想象。嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建曾说：“联合国月球公约上说‘月球是全人类的’，这很好，但后面还有一句话叫‘谁开发谁利用’。如果今天不去，将来想去都去不了，所以在能去的时候一定要去，所以中国一定要去。”
随着北斗、嫦娥、祝融、中国空间站等航天工程的顺利推进，中国的航天能力正在一步步被认可，载人登月目标不再遥不可及。
在这场全球大国参与的太空探索竞赛中，重返月球只是人类进一步探索其他星球的首站。在全球气候危机的背景下，人类在保护地球的同时，也不得不向地外探索更多解法，拓展生存空间。
我们没有更多的退路，只有探索与再探索。
References:
1）NASA官网及Artemis计划宣传片
2）ESA官网
3）《耗资230亿美元，新一代鸽王登月火箭今现身》，作者/太空精酿，BY 果壳（ID：Guokr42）
4）《从激进、落幕再到追逐：美俄中的载人登月战争》，作者/燕良，BY 脑极体（ID：unity007）
5）《美“阿尔忒弥斯”计划重返月球，全球载人登月热潮再起》，记者/晨阳，BY 环球时报
6）Artemis VS Apollo – Will Artemis actually be sustainable?，BY Andy Law，Everydayastronaut
本文来自微信公众号：经纬创投（ID：matrixpartnerschina），作者：经纬创投主页君