[비즈한국] 近期，人类月球探测史上再次上演了令人振奋的场景。久违的载人飞船在绕月飞行后，成功平安返回地球。这意味着半个世纪以来沉寂的载人探月时代正式开启了新篇章。然而，阿尔忒弥斯2号任务的成功背后，仍有一些令科学家和工程师们感到不安的重大课题。重返月球无疑是人类的伟大挑战，但这一挑战并非简单地重复阿波罗时期的荣光。阿尔忒弥斯任务向我们抛出了比阿波罗更复杂、更宏大、也更危险的课题。
阿波罗任务与阿尔忒弥斯任务最大的区别在于月球停留时间。阿波罗是一次相对短期的探测任务，宇航员抵达月球后停留时间仅为一到三天。他们登陆月表、采集岩石、插上旗帜并留下足迹后便返回地球。尽管这在当时已是前所未有的创举，但从任务本质来看，阿波罗更接近于一次“访问”。
相反，阿尔忒弥斯任务从规划之初就旨在建立能够长期留驻月球的体系。阿尔忒弥斯的目标并非仅仅是“到此一游”，而是要为人类在月球上持续生活和开展活动打下基础。NASA官方所强调的长期“月球存在（lunar presence）”，即人类在月球上的可持续生存，正是该计划的核心。
在这一宏伟构想中，曾被视为核心支柱的是“月球门户（Lunar Gateway）”。这是一个环绕月球运行的小型空间站，是一项旨在将其作为连接地球、月表乃至深空的中间节点的雄心勃勃的计划。根据最初构想，门户空间站将沿着一种被称为“近直线晕轨道（NRHO）”的特殊轨道运行。在此轨道上，空间站距离月表最近时约1500公里，最远时约7万公里，以大约一周为周期绕行月球。
选择这一奇特轨道的理由很明确。首先，它有利于进入目前探月热点——月球南极区域。其次，在绕月运行的同时，它不会完全遮挡与地球的视野，从而维持稳定的通信。此外，由于能同时利用月球和地球的引力，长期维持轨道的燃料消耗也相对较少。表面上看，NRHO是长期探月的明智之选。
然而，这种极端的椭圆轨道也存在致命缺点。每当需要登月时，若要往返于门户轨道与月表之间，则需要强大的轨道变轨能力。特别是空间站在近月点时速度最快，此时着陆器若要从月表起飞并与门户空间站进行交会对接，对技术水平要求极高。换言之，门户空间站虽是让宇航员长期停留在月球附近的明智之举，但也提高了月球着陆本身的难度。
最终，NASA在2026年3月阿尔忒弥斯2号发射前夕对该计划进行了重大修订。门户空间站计划实质上被全面叫停，战略转变为直接着陆月表并构建月球基地。简而言之，不再优先建设绕月空间站作为据点，而是直接在月表留下足迹并铺设基础设施。
这样或许能加快以月球为前哨站的开拓速度，但相对安全的中间缓冲地带也随之消失。原计划中，门户空间站将作为物流枢纽、安全住所和维修站。跳过这一阶段直接在月表建基，是一种更粗犷且更危险的选择。在后续的阿尔忒弥斯任务中，这种巨大的计划调整可能成为最大的风险因素。
那么，人类为何非要前往月球南极，而不是赤道或其他地区呢？因为那里有着月球上最诱人的“黄金地段”。
月球南极附近存在永久阴影区，即数十亿年来几乎没有阳光照射的地方。这些区域可以长期保留彗星或小行星留下的挥发性物质，特别是水冰。NASA近期通过LRO资料分析确认，这些地方的冰分布比预想中更广。如果能将这些冰转化为水，既可供宇航员饮用，也能电解出火箭燃料氢气和氧化剂氧气。水还能用作防辐射材料。这就是为何沙克尔顿陨石坑（Shackleton crater）和艾特肯盆地（Aitken basin）周边备受瞩目的原因。
然而，这也带来了另一个问题。有冰就意味着阳光稀缺，即便有水，对太阳能发电也极为不利。因此，NASA在考虑月球基地构想时，正同步评估包括月表能源基础设施乃至核电站建设在内的大胆计划。所谓留在月球生活，不仅仅是送去一个着陆器，而是要建成包含发电站、仓库、通信设施、维修空间在内的完整生活圈。
在这一点上，阿尔忒弥斯任务已成为超越阿波罗的宏大工程。这不再是仅运送几名宇航员的项目，阿尔忒弥斯实际上更像是搬家到月球。像阿波罗那样带几个人、少量装备和几份便当往返的方式已不再可行。只有通过多次货运、优先铺设基础设施、扩容电力并夯实作业环境，长期停留才成为可能。
因此，NASA最近加强了与民间企业的合作。问题在于，民间着陆器显得过于巨大且大胆。SpaceX基于星舰（Starship）的月球着陆器概念，几乎是直接把超大型飞船降落在月球上。蓝色起源（Blue Origin）和诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）提出的着陆器也高达10米。特别是SpaceX构想的巨型着陆器高度达数十米，甚至提出宇航员通过电梯在顶部和底部之间往返的方式。当然，月球重力远小于地球，但在如此高的着陆器上人员与设备进出，依然存在现实的安全障碍。
或许未来月球表面会出现丰田或通用汽车制造的月球车。月球基地上可能贴满企业标志，迎来所谓的“太空大广告时代”。人类重返月球既是国家主导的科学探索，也正逐渐成为深度依赖民间企业技术与资本的项目。这究竟是高效的抉择，还是过度危险的依赖，尚需谨慎审视。
另一个重要课题是返回。不仅送人上月、建立基地和维持生活很难，将完成任务的宇航员平安送回地球的技术也必不可少。返回地球的过程依然极具风险。阿尔忒弥斯任务的猎户座（Orion）舱在返回地球时，以近35倍音速进入大气层上层。接触大气层的瞬间，乘员需承受约3.9g的最大重力加速度。数千度的等离子体包裹着舱体，导致长达约6分钟的通信中断。
当飞船与大气摩擦减速时，巨大的动能通过冲击波和压缩加热转化为热能。人们通常将大气层再入简单理解为摩擦生热，但实际过程远为复杂。飞船前方的空气以惊人速度被压缩，使周围进入等离子体状态。正因如此，再入舱需要能够承受极端高温的隔热罩。
然而，猎户座舱的隔热罩技术仍存在局限。猎户座的隔热罩并非单纯的隔热板，反而恰恰相反，它是一种通过自身烧蚀、牺牲自己来保护飞船的防御屏障。猎户座和过去的阿波罗任务使用的是一种名为“Avcoat”的材料。该材料在剧烈加热下会产生化学分解并释放出大量气体，气体向表面溢出形成保护膜，剩余的碳化层则阻止多余热量进入舱内。换言之，猎户座的隔热罩不是靠“硬扛”热量，而是靠“自我焚烧”来防止更多热量渗透。
在上次阿尔忒弥斯1号任务中，这种隔热方式暴露出了致命问题。阿尔忒弥斯1号采用了所谓“跳跃再入（skip entry）”方式。即飞船不直接深入大气层，而是像打水漂一样掠过大气层后微微弹起，最后再次进入。这种方法有利于精确控制舱体最终的着水点，但问题出现在了中间段。
隔热罩在第一次进入时已被剧烈加热，内部持续产气。但当舱体再次升出大气层外时，隔热罩表面的碳化层未能充分开启，内部气压持续积聚。最终，内部压力顶开隔热罩的薄弱环节，导致多处出现裂纹和剥离。简单来说，这不是因为太热，而是在处于“温热”的中间段时，内部气体无法正常排出所导致的。
因此，阿尔忒弥斯2号尝试了不同的轨迹，采用了名为“升力再入（lofted reentry）”的方式。这比跳跃再入更为直接、简单。其核心在于最大程度减少隔热罩内部气压积聚的时间，通过缩短再次弹出大气层的时间，规避内部气压危险积聚。得益于这种方式的改变，阿尔忒弥斯2号的隔热罩表现得更为稳定。
NASA最终希望能够多次重复利用返回舱，以降低成本并实现更频繁、更安全的往返。然而，若要重复使用飞船，隔热罩的耐用性和安全性必须有质的飞跃。能否保持隔热罩生产质量的一致性，以及在实际再入后能多稳定地重复使用，仍是未解之题。
返回舱既是飞船也要是船。在太空时是飞船，穿过大气层时是飞行器，最后坠入海中时则是船。阿波罗时代，NASA曾进行过让宇航员坐在舱内在墨西哥湾漂流两天的实验，因为如果救援延迟，舱体必须在海上漂浮。有时舱体会翻转，必须依靠气囊弹开将其扶正。舱门需在波动的大海中顺利开启，乘员也要在晕船和高温中安全挺住。
阿尔忒弥斯任务描绘了不久后人类重返月球、甚至留驻生活的未来。但也清晰地展现了我们仍需解决的问题和需要谨慎考量的因素：在阳光无法触及的月球南极，能否稳定获取电力？作为中间站的月球门户空缺该如何弥补？过度依赖民间企业的策略是否正确？当更多乘员频繁往返时，返回舱和着陆器能否承受？重返地球那一刻，人类能否安全通过那压缩与等离子体的地狱？
这些问题绝非琐事。通往月球的路是通向人类璀璨未来的道路，同时也是交织着技术、安全、成本和战略的冰冷现实之路。未来我们前往月球的方式会发生多大变化？月球上宇航员的生活会变得多充裕？阿尔忒弥斯任务的命运，已不仅在于太空探索的成败，更成为了衡量人类如何定居太空的重要试验场。
作者：池雄培（Ji Woong-bae），热爱猫咪与宇宙。童年观看《银河铁道999》后梦想着向世界传播宇宙之美。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，积极从事讲座与科普写作。著有《每天一片宇宙》、《星光闪耀的宇宙科学家们》、《虽无法触及却已知晓》、《观看宇宙时浮现的怪异问题》等，译有《给真正太空漫游者的搭车指南》、《我是如何杀掉冥王星的》、《量子生活》、《Cosmigraphic》等书。