美国阿尔忒弥斯载人登月计划进展

陈泽煜，贺永宁，宋 宁，崔万照

(1.西安交通大学 微电子学院，西安 710049； 2.中国空间技术研究院西安分院，西安 710000；3.93995部队理论训练系，西安 710306)

0 引言

1969年7月16日，土星5号超重型运载火箭搭载阿波罗11号飞船从美国卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心点火升空，人类首次登月行动就此拉开序幕。4天后，美国宇航员尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林和迈克尔·柯林斯乘坐登月舱降落月球表面，并在月球上留下了“人类的一大步”。在接下来的3年多时间里，美国再次向月球表面派送了5批宇航员，这也是人类迄今为止全部的登月活动。虽然阿波罗计划历时11年，耗资255亿美元(约占当时美国全部科技研究开发经费的20%)，但美国宇航员在月球上度过的总时间大约只有11天，在月球表面舱外活动的总时间仅有80个小时[1]。虽然如此，阿波罗计划的实施仍极大地推动了美国科技水平的发展，使美国在多个技术领域取得全球领先地位，并为后续美国经济的发展提供了强力支撑[2]。

时隔50年，美国再次推出阿尔忒弥斯计划，开展新一轮的载人登月活动。这项全新的登月计划将由NASA主导、多方参与，计划将在2024年左右实现载人登月。其远期的目标是建立月球行动基地，实现人类在月球的长期驻守。这项计划涉及了37次发射任务，其中8次将通过太空发射系统(space launch system, SLS)完成，其余的将借助商业航天的运载火箭实现。该计划还包括了将近50个模块、太空舱、运载火箭与飞船、着陆器和巡游器等。而这一次登月行动不仅仅局限于月球，它还将为未来的美国载人探火计划提供试验场和中转站。

月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。历史经验证明，开展月球探测等深空探测活动对于提升国家科技水平和国际影响力具有重要意义。我国从2004年正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。如今，嫦娥工程“绕、落、回”三部曲已经圆满收官，下一步载人登月工程的相关论证工作已经展开，相关技术攻关工作也已经开始，并预计在2030年实现中国人的首次登月[3-6]。作为已经多次成功登月的国家，美国的新一轮载人登月计划对于我国未来探月工程具有参考借鉴价值。文章将对美国阿尔忒弥斯载人登月计划进行综述，以期为我国深空探测相关从业者提供参考。

1 阿尔忒弥斯计划概述

从1961年至1972年的11年间，美国耗资255亿美元组织实施了6次载人登月行动，并将其命名为阿波罗计划。阿波罗是古希腊神话中掌管光明和预言的神，而他的孪生姐姐阿尔忒弥斯则被用来命名美国21世纪新一轮的载人登月计划。如图1所示，阿尔忒弥斯作为希腊神话中掌管狩猎、原始自然、月亮和贞洁的女神，经常以一个年轻的女猎人形象出现在绘画和雕像作品中。NASA选择阿尔忒弥斯作为新一轮载人登月计划的代号，除了她是古希腊神话中的月亮女神外，还因为在这次登月计划中，将会有第一位女性航天员登上月球。

图1 位于巴黎卢浮宫博物馆的阿尔忒弥斯雕像Fig.1 Statue of Artemis in the Louvre Museum, Paris

阿尔特弥斯项目参与方包括了欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大航天局、俄罗斯联邦航天局以及美国商业航天机构等。美国前总统唐纳德·特朗普于2017年12月11 签署了《太空政策1号指令》，正式批准了阿尔忒弥斯计划。阿尔忒弥斯1号任务信息图如图2所示。NASA对于阿尔忒弥斯计划的概念有如下表述：

1)展示未来太空探索(包括火星探测)所需的新技术、能力及商业方法；

2)确立美国在月球上的战略存在及领导地位，同时扩大美国在全球的经济影响力；

3)扩大美国的商业和国际伙伴关系；

4)激励新一代并鼓励他们从事科学、技术、工程和数学领域的职业。

目前，NASA为阿尔忒弥斯计划规划了三个阶段的任务，前两个阶段任务的相关工作已经开展。隶属于NASA咨询委员会的人类探索行动委员会给出了这三个阶段任务的时间节点与目标：

1)第一阶段任务实施时间为2019年至2024年，将专注于建设支持人类半个多世纪以来再次实现登月的系统。第一阶段将包括在逆行轨道上进行的第一次航天器无人试飞。第一阶段任务代号为阿尔忒弥斯1号，核心任务将以SLS和猎户座飞船的首次发射为代表。阿尔忒弥斯1号原计划于2020年底发射，但目前已推迟至2022年底，事实上，阿尔忒弥斯1号的发射并不顺利，从2022年4月起，阿尔忒弥斯1号先后经历了燃料泄露、传感器故障、飓风影响、热控系统故障等问题而多次推迟发射，美国东部时间2022年11月16日，阿尔忒弥斯1号任务终于成功实现发射。12月11日，猎户座飞船在经历了绕月飞行后，重返地球并溅落在美国加利福尼亚州附近海域；

2)第二阶段是到2028年拥有在月球及其周围建立人类可持续存在所必需的能力。NASA已经开启第二阶段任务的准备工作，将聚焦于月球表面栖息地技术、机动能力以及原位资源利用技术。在第二阶段任务中，阿尔忒弥斯2号将搭载1名乘员进行一次绕月飞行。这项任务目前计划于2022年完成，但如果阿尔忒弥斯1号任务延期，阿尔忒弥斯2号也很可能会延期。这将是人类首次在高椭圆轨道上进行绕月飞行；

3)第三阶段任务是在2030年前实现人类在月球表面的登陆。任务中规划了一个称为“门户”的绕月空间站，作为着陆月球的中转站。门户空间站的动力推进系统将会在2022年底交付，随后是加压舱的交付。加压舱将具有足够的承载能力，使执行阿尔忒弥斯3号任务的宇航员能够乘坐它转移到人类着陆系统上，进而降落到月球南极。

图2 阿尔忒弥斯1号任务信息图[7]Fig. 2 Artemis 1 mission infographic

2 阿尔忒弥斯计划要素

2.1 着陆点

NASA为阿尔忒弥斯计划所规划的首选着陆点是位于月球南极的南极艾特肯盆地，如图3所示。它是一个位于月球远地侧的巨大撞击构造，其中心位于南纬53°，西经169°。它的直径约为2500km，内缘长轴线绵延约2000km。南极艾特肯盆地是月球上公认最大、最深以及最古老的盆地。它的海拔范围跨越深约13km的低谷到高约8km的环形山脉。地球上的观测者可以看到最接近南极点的山峰，在人们意识到这些山峰就是艾特肯盆地边缘的一部分之前，它们便已被命名为莱布尼茨山脉。

图3 由月球轨道器激光测高仪和月球勘测轨道器广角相机测绘的南极-艾特肯盆地地形图[8]Fig. 3 Topographic map of the south pole-aitken basin mapped by the lunar orbiter laser altimeter and the lunar reconnaissance orbiter wide-angle camera

NASA选择艾特肯盆地作为探月登陆点的主要出发点有两个。一是此处可能存在水冰资源，二是盆地边缘具有天然的对地通信优势。而在艾特肯盆地中，沙克尔顿陨石坑最具有成为阿尔忒弥斯计划的登月点和未来月球基地选址的潜力。沙克尔顿陨石坑是以南极探险家欧内斯特·沙克尔顿的名字命名的，它坐落在艾特肯盆地内，几乎正好位于月球南极点，坐标为南纬89.9°，东经0.0°。其直径21km，深达4.2km。沿着陨石坑边缘分布的山峰几乎持续暴露在阳光下，而内部则永远处于阴影中，形成一个永久黑暗的区域。月球上直接能为人类所使用的水资源，就可能以冰的形式存在于陨石坑中心的永久阴影区内。这些水冰除了可供宇航员饮用外，还可以作为火箭燃料的原料[9]。此外，在陨石坑的边缘，则分布有可以被太阳永久照射的永昼峰，若在此处布置太阳能发电装置，则可以保证源源不断的电能供给。同时，这些山峰可以直视地球，因此可以实现直接对地通信。因此，科学家们将目光都聚焦在月球艾特肯盆地上，以寻求最佳的月球登陆点。

2.2 运载火箭与飞船

阿波罗计划中，NASA使用土星5号运载火箭实现了9次月球轨道的发射，其中包括6次载人登月任务。土星5号可产生3408t的推力，可向近地轨道运送118t重的载荷，而对月球轨道的运载能力达到了45t。土星5号运载火箭的生产线于1970年关闭，而在1973年将天空实验室空间站送入近地轨道后，这款强大、可靠的运载火箭正式退出了历史舞台。随着阿尔忒弥斯计划的开启，NASA迫切需要一款能将大重量载荷运送到月球轨道的运载火箭，而被广泛认为是土星5号的继任者——SLS被NASA寄予厚望，计划将承担主要的对月运送任务，包括载人飞行任务[10]。

如图4所示，SLS主体由芯级和一对固体火箭助推器组成。芯级是运载火箭的中心部分，包含两个巨大的液体燃料罐。它们的总高度约为65m，直径8.4m，用以储存低温的液氢和液氧，包括为芯级4个RS-25发动机提供动力的所有系统。它也容纳了控制火箭飞行的计算机和多个航空电子设备。RS-25发动机曾作为航天飞机的主发动机，在航天飞机退役后，NASA对其进行了改进并用在了SLS芯级上。与RS-25发动机相同，SLS的固体火箭助推器也继承了航天飞机项目的遗产。Orbital ATK公司利用其库存的航天飞机助推器为SLS重新设计和建造了固体火箭助推器。为了提供更大的推力，Orbital ATK公司将原本用于航天飞机的四段式固体火箭改进为五段式。用于SLS的五段式固体火箭助推器长度为53.95m，直径为3.71m，重量为72.6t。由于每一个固体火箭助推器可为SLS提供1500t的最大推力，这对助推器总共能够为SLS火箭提供75%的总发射推力。

图4 SLS Block 1型模型图[11]Fig. 4 SLS Block 1 model diagram

NASA为阿尔忒弥斯计划所规划的主力飞船名为“猎户座”。它是由洛克希德·马丁公司设计和建造的一款新型宇宙飞船。猎户座飞船由服务舱、乘员舱、发射中止系统以及飞船适配器等部分组成，重约23t，直径约5m。其加压舱容积约为19.5m3，可居住容积8.9m3。猎户座飞船的第一次主要测试是由联合发射联盟的德尔塔IV重型运载火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地37号航天发射场发射，测试时间为2014年12月5日。在无人测试期间，飞船两次穿过范艾伦带，在那里经历了长时间的辐射，最终到达地球上方5800km的高度。当飞船进入大气层时，它的速度达到了32187km/h，外层温度达到了2204℃。这项试验测试了隔热板、航空电子设备、降落伞、计算机和关键的飞船分离操作，并运行了多个至关重要的猎户座乘组安全保障系统。2019年7月2日，NASA成功演示了猎户座飞船的发射中止系统，这意味着猎户座飞船已经通过了载人飞行前最重要的一次资格测试。SLS和猎户座飞船将在阿尔忒弥斯1号任务中进行首次无人集成飞行测试。猎户座飞船与阿波罗飞船的主要区别如图5所示。

图5 阿波罗飞船(左)和猎户座飞船(右)主要区别的对比[12]Fig. 5 Comparison of the main differences between the Apollo spacecraft (left) and the Orion spacecraft (right)

2.3 着陆器与科学有效载荷

NASA重返月球计划中所面临的最大技术挑战之一，就是开发从门户空间站(或月球轨道的其他地方)下降到月球表面的载人着陆器。目前这些计划尚未固化。NASA计划使用猎户座飞船将4名宇航员送至门户空间站，接着用一艘着陆器将其中2名宇航员送到月球表面。NASA已经开始商讨有关着陆器的一些初步设计合同，并在系统设计方面为制造商提供一定的灵活性，包括从门户空间站下降至月球低轨道，从低轨降落到月球表面，以及任务完成后先从月面发射至低轨接着再返回门户空间站。NASA在为他们的着陆器寻求一个更加商业化的合同程序。而现在最大的问题是NASA是否会从国会那边获得资金以实际建造该空间站。2018年底，时任NASA先进探索系统部负责人的杰森·克鲁桑向月球探测分析小组介绍了载人登陆器的情况。除了以前的设计概念和架构外，还研究了与门户空间站相兼容的阿尔忒弥斯登陆系统设计，其中包括单级、双级和三级着陆方案。

带有上升舱和降落级火箭的双级方案更符合SLS的运力。然而克鲁桑认为降落级的重量过大，无法通过在未来十年内可能会面世的商业运载火箭来运输。而阿波罗15、16、17号任务所使用的阿波罗扩展登月舱重达16t，最多可维持2名宇航员在月球表面3天活动。

三级方案除上升舱和降落舱外，额外引入一个“拖船”或转运级(或称为“转运模块”或“转运飞行器”)。它将把着陆器从门户空间站转运到较低的轨道上，以减少着陆器需要携带的燃料重量。如此一来，多型运载火箭都可以满足条件，从而为商业航天公司和国际伙伴提供更多合作机会。先进探测着陆器是NASA关于三级登陆器概念的构想。着陆器首先从门户空间站出发，接着通过转运飞行器将宇航员送到月球低轨，然后分离。之后降落舱(附带上升舱)将驶向月球表面开展任务。最多4名宇航员(大概率是2名)在月球表面停留约两周时间，然后乘坐上升舱升空，返回门户空间站。降落舱和推进装置的重量为12～15t，可通过商业运载火箭分批发射，并在门户空间站处组合。

杰夫·贝佐斯于2019年10月22日宣布，蓝色起源公司打算与洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和德雷珀实验室合作，为阿尔忒弥斯计划开发一个具有载人能力的月球着陆系统，如图6所示。作为这个项目的主承包商，蓝色起源将负责项目的管理及任务担保。洛克希德·马丁公司将建造蓝月着陆器的可重复使用部分，该部分搭载宇航员从月球表面返回，也被称为 “上升舱”。该公司还将为该飞行器提供专门的宇航员培训服务，并引导其运行。诺斯罗普·格鲁曼公司将提供“转运舱”，实现登陆系统从门户空间站到月球低轨的转运。德雷珀实验室将主导降落飞行器制导系统的开发工作，并提供相关的航电设备。

图6 蓝色起源公司载人登月着陆器概念图[13]Fig. 6 Blue origin’s crewed lunar lander concept

2019年11月5日，波音公司根据其在国际空间站、SLS和星际航线项目中所积累的经验，向NASA提交了一份关于载人登月的提案。波音公司计划使用提升了运载能力的SLS Block 1B型火箭与探索上面级来实现“通往月球的最快步骤”，以打通通往月球表面最安全和最直接的路径。据该公司称，此方案可使载人登月的关键任务节点缩短至5个，而不是其他提议所需求的11个或更多。

撤销转运级并将集成的着陆器送到月球轨道上，将大幅减少发射次数并精简着陆的步骤。事实上，这个着陆器既可以与网关对接，也可以直接与NASA的猎户座飞船对接，不需要额外的航天器，从而使NASA实现其2024年度任务的可能性增加了。

由于计划中第一次飞行前的窗口时间很短，NASA的相关场所正在紧锣密鼓地开发第一批科学有效载荷。随后将选择包括来自大学和工业界提供的有效载荷。其目的是每年调用有效载荷以创造更多的机遇。

2019年2月21日，NASA宣布了首批12个有效载荷和实验，它们将分别执行以下任务：

1)线性能量转移光谱仪，用于监测月球表面辐射；

2)磁强计，用来测量月球表面磁场；

3)近地侧月球表面低频无线电观测，这是一项用射频信号测量月球表面附近光电子鞘层密度的实验；

4)一套由3台仪器组成的设备，用于收集航天器在月球表面降落和着陆期间的数据，以辅助开发未来载人着陆器；

5)用于月球表面羽流研究的立体相机，是一组用于监测着陆器发动机羽流与月球表面之间相互作用的相机；

6)着陆器对月球表面和外大气层的改变，作为另一台着陆监测器，用于研究航天器对脆弱的月球外大气层影响；

7)导航多普勒激光雷达是一种速度和测距仪器，用于速度和距离精确传感，可使月球着陆更加精确；

8)近红外挥发物光谱仪系统是一种分析月球表面成分的成像光谱仪；

9)中子光谱仪系统和月球表面的先进中子测量是一对中子探测器，用于量化月壤表层土表面附近的氢以及水；

10)月球表面挥发物离子阱质谱仪是测量月球表面和外大气层挥发物的质谱仪；

11)用于实现月球表面长期发电的太阳能电池示范平台，是一种用于长期任务的下一代太阳能电池阵列；

12)“月球节点1号”导航演示器，为轨道飞行器和着陆飞船提供地理定位的导航信标。

2.4 门户空间站

在阿尔忒弥斯计划中，NASA提出了门户绕月空间站的概念[14]，如图7所示。即向月球发射一个小型空间站，作为登陆月球的中继站或跳板。NASA门户空间站的理念是将必要的功能分配到各个高级的模块中，电力和推进(通信)模块、居住/活动舱、后勤补给、气闸和机械臂。一个有效的居住及应用功能包含集成了居住系统与组件的加压舱，对接端口，环境控制与生命支持系统，航电与控制系统，辐射防护与监测，消防安全系统，自动控制能力、应用以及宇航员健康保障(包括锻炼器材)。NASA认为，与空间发射系统和猎户座飞船一起，门户空间站是支持和推动人类实现太空探索目标的核心，也是美国实现载人绕月行动、月面登陆和火星任务架构中唯一的共用跳板。门户空间站将会促进美国工业发展，确保美国在其他国家可涉足的新兴、关键领域中的领导地位[14-15]。

图7 门户空间站概念图[16]Fig. 7 Gateway concept diagram

在NASA的计划中，门户空间站将具有如下功能：

1)包含初代月球通信功能的动力推进系统；

2)居住及利用功能包含集成了居住系统与组件的加压舱，对接端口，环境控制与生命支持系统，航电与控制系统，辐射防护与监测、消防安全系统，自动控制能力、应用、以及宇航员健康保障(包括锻炼器材)；

3)多个后勤保障飞行任务；

4)乘组气闸、科研气闸和科学气闸舾装；

5)科学实验(包括舱内和舱外)，包括与科学气闸协同使用的立方体卫星(Cubesat)部署器；

6)对接功能，额外的推进剂存储功能(可为门户空间站提供额外的燃料)以及先进的月球通信功能；

7)包含机械臂接口的机械臂；

8)交会传感器组件；

9)可支持人类和机器人开展月球表面任务。

目前，门户空间站第一个模块——动力推进模块的研制合同已经授予马克萨科技公司，研制工作已经开展。但门户空间站目前还存在着不小的争议。如NASA前副局长道格拉斯·库克认为，NASA让人类登上月球的最快、最可靠的方法是忽略商业发射装置，绕过门户，加快探索上面级的开发，使SLS单次发射就能满足着陆器的输送——类似于20世纪60年代的阿波罗设计。阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林表示，他“非常反对门户空间站”，“将门户空间站用作机器人或人类登月任务的中转区是荒谬的。” 奥尔德林还质疑“将机组人员送往太空中间点，在那里搭载着陆器并降落”的好处。他表示支持罗伯特·祖布林直达月球的理念，该理念涉及到了从地球轨道到月球表面再返回的月球着陆器。

门户空间站是基于美国目前缺乏对月轨道重型载荷输运能力现状的折中方案。由于阿尔忒弥斯总预算有限，门户空间站项目必然会挤压其他项目的预算，因此有人质疑门户空间站不仅无法帮助美国快速实现载人登月的目标，甚至会阻碍计划的进展。

2.5 商业航天的参与

阿尔忒弥斯计划是由NASA发起、多方参与的一项载人登月计划，除了各国航天局等官方机构的参与外，美国将其国内的商业航天公司也纳入了合作伙伴名单中。这些商业航天公司凭借技术、资本的优势，从NASA获得了大量载人登月装备或模块的承包合同，涵盖运载火箭、飞船、着陆器、有效载荷等。

乘组人员将利用猎户座飞船抵达门户空间站，而猎户座飞船被认为是来自NASA的航天器，而非商业航天工业。猎户座飞船将通过SLS发射。利用商业火箭发射的商业航天器可以执行对接门户空间站的无人飞行任务。目前所设计的商用航天器仅用于近地轨道飞行，但它们以后也可能会被重新设计用于月球轨道。

名为“星际航线”的波音CST-100太空舱是由波音公司开发的航天器，参与了NASA的商业载人航天计划。它被设计用于近地轨道，主要目的是将宇航员运送到国际空间站。它在概念上类似于洛克希德·马丁公司为NASA建造的猎户座飞船，但后者能够在月球空间执行任务。星际航线的发射质量为13t，其直径为4.56m，长度为5.03m。它的总体积为11m3，略大于阿波罗指挥舱，但小于猎户座飞船。星际航线太空舱最多可搭载7人，可在轨道上停留7个月，最多可重复使用10次任务。它与4种运载火箭兼容：阿特拉斯5号、德尔塔4号、猎鹰9号以及火神。2019年12月20日的试飞使用了阿特拉斯5号N22(代码表示没有空气动力护罩、两个固体推进器和一个带有两个发动机的上面级)，并从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的SLC-41发射台发射。

龙飞船2号，即载人龙飞船，是由SpaceX公司开发和制造的可重复使用的飞船，并被作为货运龙飞船的后继型号，如图8所示。它通过猎鹰9号Block 5型火箭发射，通过海面溅落的方式返回地球。与货运龙飞船相比，载人龙飞船拥有更大的窗口、新的飞行计算机和航空电子设备、重新设计的太阳能电池阵列，以及改进的外部轮廓线。计划中有两种型号：载人龙飞船，一种可搭载7名宇航员的载人飞船，以及货运龙飞船，作为原龙飞船的迭代品。货运龙飞船将被改装为已经成功飞行的载人龙飞船。

图8 SpaceX公司设计制造的载人龙飞船4号[17]Fig. 8 Crewed Dragon spacecraft 4 from SpaceX

商业登月有效载荷服务是NASA于2018年4月开启的一项计划，旨在将向月面运送小型机器人着陆器与巡游车项目外包出去，其中一部分将被送往因水冰而闻名的月球南极区域。其目标是寻找可以使用“原位资源利用”技术开发的资源，并开展月球科学研究，从而对阿尔忒弥斯载人登月计划提供支持。商业登月有效载荷服务计划使用固定价格合同购买地球和月球表面之间端到端的有效载荷服务。

商业登月有效载荷服务项目由NASA总部的科学任务局、人类探索与运营委员会以及科学技术任务局共同管理。NASA希望承包商提供安全集成、容纳、运输和运营NASA有效载荷所需的所有活动，包括运载火箭、月球着陆器、月球表面系统和返回地球的再入飞行器。“飞行良机”计划预计将在2020年中期开始。

3 阿尔忒弥斯计划对我国探月工程的启示

美国早在20世纪70年代就已经通过阿波罗计划实现了载人登月，并带回大量月壤样品。NASA在深空探测领域积累了大量技术和经验，培养了一大批航天人才，带动了相关产业的发展和进步。如今美国重启载人登月计划，其目标不仅是登上月球，远期目标还包括在月球建立永久行动基地，并为载人探火奠定基础。作为航天大国，我国也启动了一系列探月工程，并计划在未来十年实现载人登月。美国在推进阿尔忒弥斯载人登月计划中所采取的战略措施和获得的经验教训对于我国未来探月工程的开展具有借鉴意义。

首先是对于基础学科的重视和投入。在白宫发布的NASA 2020财年预算中，有1.23亿美元的预算将被用于科学、技术、工程和数学项目中，以激励和培养未来将从事这些方向的研究者，这比2019年颁布的水平高出1300万美元。在各项预算中，这一部分预算的增长率是最高的。我国探月工程至今已经取得了多项伟大成就，嫦娥5号已经携带月壤样品返回地球，但载人登月的相关技术还需要进行大量的开发与积累，因此增强对基础科学和技术的投入是十分必要的。

其次，重型运载火箭技术对于载人探月工程至关重要。如果美国现在还拥有类似土星5号的超级重型运载火箭，那么NASA就可以避免阿尔忒弥斯计划中所有的复杂设计而实现直接登月，毕竟土星5号可将近50t重的载荷运送到跨月注入点。但是土星5号阿波罗时代就已经退出历史舞台。1973年，土星5号的最后一次发射将太空实验室空间站送入了地球轨道。由于缺乏近似的运载能力，任务规划者必须秉持利用较弱的运载火箭来实现发射任务的运营理念，特别是SLS以及还在稳定发展的商业火箭。2022年4月，由于三次发射演练失败，美国国家航空航天局新一代登月火箭“太空发射系统”将被撤下发射台，转运回总装大楼检测维修，今后演练和发射计划未定。这无疑会再次推迟美国宇航员登上月球的时间。发展重型运载火箭，对于开展载人探月活动以及后续的探火工程具有重要的意义。不同于美国试图通过“打了类固醇的阿波罗”的方式(即用更大、更强性能的着陆器实现直接登月)实现载人登月目标，中国探月工程根据我国的经济技术水平制定了稳扎稳打的“三步走”战略，目前已经实现探测器绕月、着陆器登陆以及月壤采样返回的目标。在此基础上中国探月工程已经开展了载人登月计划的相关论证与技术攻关工作，工程进度稳步推进。而美国阿尔忒弥斯载人登月计划由于缺乏合理的战略战术规划而造成进度的一再推迟。

再次，还应积极探索商业航天合作模式。2019年3月26日，时任美国副总统彭斯在阿尔卑斯州亨茨维尔举行的国家空间委员会第五次会议上表示：“如果一家商业公司能够以比现有水平更快的速度和更低的成本向纳税人交付火箭、月球着陆器或其它任何功能模块，那么NASA需要有权利和勇气迅速改变方向以实现这一目标”。因此，在阿尔忒弥斯计划中，NASA选择将大量硬件模块、货运任务以及运载火箭等项目分包给美国的商业航天公司。这是为了在有限的预算水平下尽快地推动阿尔忒弥斯计划前进。这一战略催生了一大批具有高技术水平的美国商业航天公司，如SpaceX、蓝色起源等。这些公司通过竞标获得合同，同时也会获得NASA的技术转移，进而为阿尔忒弥斯计划的开展提供助力。中国目前也具备一定规模的商业航天产业，涉及运载火箭、小型卫星等领域，因此可以积极探索新的合作模式，从而为国家探月工程的推进提供新的动力。

此外，大功率小型化的微波通信载荷在深空探测领域得到越来越广泛的应用。这是因为这类载荷在提升远程通信能力的同时可以大幅降低载荷质量，从而可以有效降低发射成本。但微放电、无源互调等特殊效应制约了微波系统向大功率小型化方向的发展。NASA、ESA及国内外多家航天机构对此投入了大量人力和物力，开展这类空间特殊效应的机理及防护技术研究。因此，面向我国未来即将开展的载人探月工程，必须加强这一领域的相关基础研究，从而为深空探测活动中的空间通信安全保驾护航。

4 结论

美国新一轮载人登月计划被以希腊神话人物阿尔忒弥斯命名。目前，NASA为阿尔忒弥斯计划规划了三个阶段的任务，分别为无人绕月探测、载人绕月探测及载人登月。与阿波罗计划不同，阿尔忒弥斯计划中将要建设永久的月球行动基地，同时为载人探火行动奠定基础。除了来自NASA的太空发射系统火箭和猎户座飞船，阿尔忒弥斯计划中将会借助商业航天所提供的运载火箭、飞船、巡游器及有效载荷等模块，以加速实现计划目标。此外，NASA还计划发射一个名为“门户”的绕月空间站，以作为探月活动的中转站。我国在完成嫦娥工程“绕、落、回”阶段性任务后也将开展载人登月计划，阿尔忒弥斯计划对于我国未来探月工程的开展具有借鉴价值。