飞向月球：NASA月球探索战略计划

张田（中国航天员科研训练中心）

从2017年《航天政策1号令》（SPD－1）提出要让美国在2028年重返月球，到2018年美国国家航空航天局（NASA）发布《国家太空探索活动报告》规划出具体登月步骤，再到2019年提出要在2024年前登上月球并发布了最新的《NASA月球探索战略计划》。尽管质疑的声音不绝于耳，美国依然不断地加快着登月的步伐。本文概述了几次政策变化中登月计划的推进和调整，以及NASA联合各方力量为此做出的努力，并阐述了作为载人探索火星的“预热行动”，重返月球将对进一步开展深空探测带来重要影响。

1 重返月球，既是情怀又是必须

2017年12月，美国总统特朗普签署了《航天政策1号令》，概述了美国将从登上月球到登上火星的一系列探索思路，该文件规划在2028年将美国航天员送上月球。

早在1969年7月20日，美国通过“阿波罗”（Apollo）计划，将阿姆斯特朗和奥尔德林成功送至月球，使其成为第一批登月的人类。如今，50年过去了，美国为什么还要重返月球？

首先，随着一大批新兴国家的发展，美国超级大国的地位虽然未变，但国际威信和国民自豪感有所动摇，尤其是一些国家在太空领域的不断发展，使得美国亟需在一项重大工程上有所建树。现阶段，美国航天员还是得依赖俄罗斯火箭发射系统才能抵达太空，再加上2019年1月中国嫦娥四号月球探测器历史性地登陆月球背面，美国迫不及待要在太空中树立自己的绝对领先地位。美国副总统彭斯曾表示，“如今我们正处在一场太空竞赛中，就像20世纪60年代那样，而且风险比那时更高。”

其次，登月是未来探索火星的必经之路。此次登月并不是单纯复制几十年前的技术，而是为实现更高目标如载人探索火星做准备。如果重返月球成功，不仅能够反映出美国的强大，更能够带动美国众多科学技术更新升级。美国普渡大学航空航天教授大卫·斯宾塞说：“如果我们在前往火星之前没有先到月球，也没有在月球上建立永久基地，我认为我们跳了一步。”月球基地可以作为未来火星定居的练习场地，NASA的“深空之门”（DSG）12017年3月，NASA提出“深空之门”月球轨道平台建造计划。9月，美、俄两国就“深空之门”计划签署合作意向声明。2018年5月，NASA发布备忘录，将“深空之门”更名为“门户”（Gateway），并公布了其初步建造计划。该平台计划在21世纪20年代建成有人照料的地月空间站，将用作拟建“深空运输站”（DST）的中转补给站。项目就计划建立一个环绕月球飞行的空间站，希望借助月球的特殊位置为太阳系深层探索和远期的火星计划提供有力支持。

此外，还有一个重要的原因，那就是月球上有丰富的资源有待开发。核聚变能是人类最为理想的终极能源，而月球上储藏有大量的一种名为氦－3的同位素资源，这种元素是氦核聚变的原料，在地球上含量非常稀少。虽然目前人类还没有攻克聚变发电的技术，但是这种原材料毫无疑问是未来重要的战略资源，也是一笔巨大的财富。有科学家曾建议将氦－3运回地球，斯宾塞教授认为，这一想法未免过于“未来主义”，不过“美国第一次重返月球并不一定是冲着它去的，但长期来看，确实有这种可能。”

因此，不论从国际地位、“探火”需求，还是从能源开采的角度上来说，重返月球都是十分必要且迫在眉睫的。

2 登月计划提前4年，NASA需要做出哪些改变

在2017年《航天政策1号令》的指导下，NASA积极规划2028年实现人类重返月球的相关活动。然而，2019年3月26日，副总统彭斯在国家航天委员会（NSC）第五次会议上提出，特朗普总统指示的新目标是，美国将在2024年实现让航天员登陆月球南极地区，也就是整整提前了4年，他要求NASA“使用一切必要手段”确保登月任务取得成功。

2024年登月计划被命名为“阿尔忒弥斯”(Artemis)，即希腊神话中阿波罗的孪生姐姐狩猎女神阿尔忒弥斯，也借此向1961－1972年的美国“阿波罗”登月计划致敬。该计划预计在2024年前将一男一女两位航天员送上月球表面。这将会是人类半个世纪以来首次登上月球，这位女性航天员也将成为第一位在月球漫步的女性。

为此，NASA重新规划了载人登月时间表和任务细节，发布了《飞向月球：NASA月球探索战略计划》。

对比原先设定的2028年载人登月，新的计划有哪些必须做出的调整呢？

可以看出，对比2028年登月计划，2024年计划变得“简明扼要”，降低了许多技术指标，减少了登月人数，缩小了登月地点范围，缩短了任务时间，甚至简化了运载火箭的复杂程度，试图成就一个“极简”的登月目标，只为能够卡在2024年这一时间节点将美国航天员送上月球。

NASA《飞向月球：NASA月球探索战略计划》

“阿尔忒弥斯”登月计划标识

2019年7月，NASA公布了“阿尔忒弥斯”登月计划的标识。

标识的中心是字母A，位于蓝色的地球之上，后面银灰色的小球体是月球。红色缎带状的形状表明了从地球到月球的飞行轨迹，这3种颜色分别象征着“火箭红”、“地球蓝”和“月球银”。

NASA还进一步表示，A象征着阿尔忒弥斯所用弓箭的箭头，同时代表着火箭发射。事实上，A的尖端延伸到月球之外，并且从地球到月球的轨迹被涂成红色，这代表了“阿尔忒弥斯”计划是人类进入火星的第一步。即使是代表地球的“新月”也具有双重含义，因为它也代表了阿尔忒弥斯的弓。

1969年7月20日，阿姆斯特朗和奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。而NASA公布logo的时间恰逢阿波罗-11登月任务50周年。

3 NASA携手商业公司、工业部门，共同执行“阿尔忒弥斯”登月任务

为实现2024年登月这一大胆目标，NASA决定充分发动一切有利条件，积极寻求各方支援，共建友好合作关系。

对此，美国政府表示支持。副总统彭斯表示，政府考虑将NASA的部分任务外包给商业化的技术公司，部分原因是NASA在近10年的登月计划中，要么迟迟跟不上节奏，要么屡超预算。彭斯说：“如果商业火箭是未来5年内让美国航天员重返月球的唯一途径，那就采用商业火箭。”

NASA迅速宣布了其“商业月球有效载荷服务”（CLPS）计划，根据该计划，合同公司可以向“对月运送科学和技术有效载荷”等项目投标。这些有效载荷提前一步抵达，有助于帮助NASA在人类重返月球之前，先对月球展开研究工作，为航天员的到来做好准备。这些公私合作伙伴关系将对发展“阿尔忒弥斯”项目至关重要。

2019年6月14日，NASA向美国工业部门发布了一份征求意见稿，希望他们对利用美国公司向月球轨道平台“门户”运送货物和其他物资的可行性提出意见。这是NASA为在5年内将航天员送上月球表面的最新举措。该轨道平台的首项后勤保障服务预计将提供科学仪器、货物和其他物资，以支持NASA的“阿尔忒弥斯”登月计划。

2018年秋天，NASA向美国公司征求了关于如何最好地为“门户”提供支持的意见，该“门户”将位于离地球250000英里（1英里=1.609344km）高的月球轨道上，是一个针对月表任务的指挥和服务模块，最终将进一步用于探索太阳系。继最初的信息请求之后，NASA发布了这份意见草案征求稿，并于2019年8月正式公布。

NASA人类月球探测项目主任马歇尔·史密斯表示，需要工业部门提供一艘飞船，将货物和其他物资运送到“门户”，它将与轨道平台对接，但还需要自己产生动力。NASA期待看到工业部门回应这一需求，并可能授予这项月球服务的多个合同。这一最新呼吁与NASA在国内行业率先推出的货物再供应服务如出一辙。NASA引领了近地轨道的商业化，现在正为私营企业在深空领域大展拳脚提供新的机遇。

后勤舱停靠在月球轨道“门户”设想图

NASA驻佛罗里达州肯尼迪航天中心的“门户”物流部门经理马克·维泽说：“‘门户’，特别是我们的物流供应需求，使深空供应链朝着进一步商业化迈出了下一步。”这些服务，除了向“门户”交付货物、科学仪器和其他物资外，还可能扩展到其他领域，比如为NASA交付月球建筑的其他元件。

2019年6月26日,NASA在佛罗里达主办了一个工业日论坛，对拟议的物流配送方法问题进行回答和解释。

8月，作为登月任务计划的一部分，NASA向各商业公司寻求建议，希望能建立一个系统，用商业火箭将物资运送到月球轨道平台“门户”上。有关航天器设计、货物质量能力、增压体积、有效载荷的功率可用性，以及到月球“门户”运输时间的想法也列在提案中。

随后,正式的固定价格合同招标逐步形成，15年内所有“门户”服务的最大合同授予额将达到70亿美元。

NASA为这项雄心勃勃的月球任务寻找了第一批承包商。一份价值3.75亿美元的合同由科罗拉多州威斯敏斯特的麦克萨技术公司（MAXAR Technologies）提供，该公司将在2024年前开发航天员着陆所需的动力和推进系统。

匹兹堡的宇宙机器人技术公司（Astrobotic Technology）赢得了7950万美元的合同，将有效载荷运送到月球近旁的一个大型陨石坑死湖（Lacus Mortis）。休斯顿的直觉机器公司（Intuitive Machines）获得7700万美元的合同，将有效载荷运送到月球上的一个黑暗点“风暴洋”（Oceanus Procellarum）。它们将于2021年7月着陆。

“几十年来的预算削减和下降已经结束了。”副总统彭斯2019年8月20日在弗吉尼亚州举行的一次国家空间委员会会议上说：“我们重申了美国对人类太空探索的承诺，发誓要比以往任何时候都更深入、更远、更快地进入太空。”

如此高的合同预算、丰富的采购内容也表明了美国登月的决心，甚至就像副总统彭斯早些时候所说：“如果NASA目前不能在5年内让美国航天员登月，我们需要改变这个组织，而不是任务。”

4 备受争议的重返月球“小目标”，是为了实现登上火星的“大目标”

2019年6月7日，美国总统特朗普发布了一条“推特”：“鉴于我们正在花出去的大把经费，NASA不该再继续讨论登月了，毕竟50年前我们就做过了。他们应该关注于更大的目标，比如火星、国防和科技。”此言一出，引发一片哗然，各方纷纷猜测美国的登月计划是否又有变数。毕竟，美国民众对于登月的热度多年来有减无增。1989年的一项调查显示，77%的美国人认为登月计划值得投入；20年后，持这一态度的美国人下滑至47%。2018年，皮尤研究中心（Pew Research Center）的一项民调显示，尽管大多数美国人认为美国成为太空探索的领先者很重要，但只有13%的人认为载人登月是当务之急。紧跟阿姆斯特朗踏上月球的航天员巴兹·奥尔德林就曾公开表示，是时候放下月球，着眼于火星，因为那是“更长期的投资”。

2019年6月8日，美国国家航天委员会执行秘书佩斯在出席国家航天学会国际空间开发大会时表态，NASA在2024年送人登上月球的计划不变，一切还在有条不紊地进行。不过，NASA会把最终目标放在火星载人探测上，重返月球是载人探火计划的一部分，两者关系密切。NASA正在利用月球作为火星的试验场，开发在太阳系进一步探索所需的技术和系统。

根据NASA最新的月球探索计划，美国将依托月球轨道平台“门户”进行一系列研究，例如：登陆火星系统的深空测试、火星运输试验台测试，通过研究月球撞击坑，了解太阳系中最普遍的物理撞击坑过程，并为了解火星地表积累经验，通过降低月尘危害来为抵御火星沙尘暴做准备等。

很多人对登月表示了担忧，最关键的就是资金问题。在“阿波罗”登月计划的鼎盛时期，NASA获得的政府资金支持比现在多得多，当时NASA每年预算占联邦政府预算的4%还多，如今，这一占比还不到0.5个百分点。虽然特朗普政府已经承诺在2020财年给NASA追加16亿美元的预算支持，但据美国WTVR电视台报道，2019年6月13日，NASA局长吉姆·布莱登斯坦在接受美国有线电视新闻网（CNN）采访时，首次公开披露了登月计划的总预算估值，表示在未来5年时间里，NASA需要200亿～300亿美元的资金把梦想变成现实。这也就是说，NASA每年预算平均会增加40亿～60亿美元。

布莱登斯坦还补充道，航天任务存在危险和不可预测性，所以也不可能确定一个准确的预算。NASA目前正在与行政管理和预算局（OMB）、国家航天委员会进行协商和谈判，一旦达成一致，NASA就会把预算计划提交至国会，并确保议员们愿意支持它。

NASA的探月计划大致分为两个阶段：第一阶段专注于速度，在2024年实现登陆月球；第二阶段将着力于在2028年之前在月球及其周围建立一个可持续发展的人类据点。近期，NASA一直为加速其“从登月到登火”（Moon to Mars）探测计划而努力着。2019年5月底，NASA授予了加拿大麦克萨技术公司一份合同，建造、发射和演示“门户”的动力和推进元件。在将航天员送往月球之前，NASA将开展一系列商业计划，向月球表面提供众多科学仪器和技术演示；他们将与11家公司开展合作，研究新的综合人类着陆系统的拟议架构，该系统将在“门户”中部署以完成登月任务。

随着越来越多的力量投入登月，“阿尔忒弥斯”计划必将开启载人空间探索的新时代，不论是太阳能电推进技术、着陆精确度、高性能飞行计算能力，还是原位资源利用、月尘危害减缓、星球表面挖掘与建筑等关键技术，都将迎来技术上新的突破，这些宝贵的经验和知识将为未来载人探索火星铺平道路。