阿提米絲的願望

阿提米絲升空──50年後,美國為什麼重啟「登月計畫」?

1969年美國的阿波羅11號太空計畫讓人類首度登上月球,1972年的阿波羅17號則是人類最後一次踏上月球。改變人類歷史的阿波羅計畫(Apollo),前後總計送了12位男性太空人踏上月球。

相隔半世紀後,美國國家航空暨太空總署(NASA)再次挑戰探月任務,這次名為阿提米絲(Artemis)的計畫,於今年(2022)12月12日完成1號任務,獵戶座太空船(Orion)安全返回地球,達成無人試航測試。這只是第一步,因為阿提米絲計畫最終任務,是預計在2025年完成第一位女性與第一位有色族裔登月的創舉。

阿提米絲計畫與50年前的阿波羅計畫有哪些不同?為何NASA選擇在這個時機點重回月球?任務完成後對人類未來又會帶來什麼影響?

(文字/王琳茱;設計/黃禹禛;畫面動態設計/黃世澤余志偉;核稿/楊惠君;審閱/張起維;責任編輯/陳韻如


原訂於今年8月底發射的阿提米絲1號,是無人的飛行測試,也是NASA為登陸月球量身訂做的太空發射系統(Space Launch System, SLS)巨型火箭首度發射,同時搭載未來登月太空人乘坐的獵戶座太空船一起升空。但發射計畫卻一波三折,兩度因為引擎問題延後發射,接著又因天候問題和颶風影響再度暫停,最後終於在11月16日成功升空飛往月球,進行美國第二度探測月球任務。

美國首次以太空人登陸月球探測是於1969年由阿波羅號執行。古希臘神話中,阿提米絲是月亮守護女神,也是光明之神阿波羅的雙胞胎姊姊,因此NASA將第二次探月計畫取名「阿提米絲」,預計讓人類重新登上月球,並強調多元的太空人背景。

阿提米絲1號的獵戶座太空船脫離SLS運載火箭之後,環繞月球飛行,進行各種觀測與測試。在約25天10小時53分鐘、230萬公里旅程的任務中,獵戶座太空船兩度與月球表面距離不到130公里,和地球的最遠距離達43萬公里。12月12日清晨獵戶座太空船成功返回地球,墜落在美國加州西方的太平洋上。

但這只是阿提米絲計畫的第一步,阿提米絲計畫共分三階段:

  1. 阿提米絲1號:2022年11月16日~12月12日執行,主要任務為透過無人試航,測試全新航太技術以及觀測月球表面。
  2. 阿提米絲2號:預計最快2024年5月執行,任務為載人繞行月球。
  3. 阿提米絲3號:預計2025年執行,完成第一位女性與第一位有色族裔登月創舉。
(資料來源/NASA;資料整理/鄭涵文;圖片來源/freepik;製圖/黃禹禛)

(點擊右鍵,了解阿提米絲1號各階段任務內容與重點)

美、歐聯防,嚇阻中、俄太空威脅

半世紀前,美國與蘇聯爭奪「第一個登陸月球的國家」頭銜,美國投入大量資金與人才研發太空計畫,當時的總統約翰.甘迺迪(John F. Kennedy)提議登月,及後續總統詹森(Lyndon Johnson)與尼克森(Richard Nixon)的持續推動下,奪下太空競賽的錦旗。

但在21世紀的新太空探索計畫中,美國不再單打獨鬥,積極尋求更多國際夥伴的合作,並且為未來人類的太空探索規劃長期基地,以此對抗近年急起直追的中國與俄羅斯的太空計畫。

(中國太空計畫「嫦娥工程」為美國帶來什麼壓力?延伸閱讀:〈殖民月球的「嫦娥任務」:中、美較勁掀起新太空競賽〉

冷戰時期美國和蘇聯太空競賽
  1. 蘇聯搶先:1957年10月4日,冷戰時期的蘇聯搶先對手美國一步,成功發射第一顆進入地球軌道的人造衛星,名為「史普尼克1號」(Sputnik 1)。
  1. 美國跟進:1958年2月1日發射人造衛星「探險者1號」(Explorer I)。1958年7月29日,時任美國總統艾森豪(Dwight Eisenhower)宣布成立NASA,全力投入太空競賽。
  1. 蘇聯率先上太空:1961年4月12日,蘇聯太空人尤利.加加林(Yuri Gagarin)成為第一位進入太空的人類,蘇聯在太空競賽中再度領先美國。
  1. 美國追趕人類太空飛行:美國1958~1963年發動「水星計畫」(Project Mercury),建構載單人飛行能力。後續1961~1966年的「雙子星計畫」(Project Gemini),建構雙人飛行及軌道會和能力。
  1. 蘇聯登月火箭研發失利:1966年1月14日蘇聯火箭設計領導者​​謝爾蓋.帕夫洛維奇.科羅廖夫(Sergei Korolev)病逝。預期登月用的N1火箭研發失利,於1969年2月21日及同年7月3日無人試飛發射時爆炸。
  1. 美國宣布登月計畫、太空人死亡:1961年5月25日,美國總統甘迺迪(John F. Kennedy)發表《我們選擇登月》(We choose to go to the Moon)演說,向美國大眾宣布進行阿波羅計畫,以人類登月為目標。然而1967年阿波羅1號發生嚴重意外,造成3名太空人死亡。
     
  2. 美國搶先登陸月球:1969年7月20日,阿波羅11號成功帶領3位太空人登陸月球,完成人類登月的壯舉,並且在太空競賽中扳回一城。

阿提米絲計畫前身為「星座計畫」(Constellation program),始於2004年總統小布希(George Walker Bush)執政時期,但在2010年因研發預算過高遭到總統歐巴馬(Barack Obama)取消。2016年,總統川普(Donald Trump)將延宕了6年的太空計畫重啟,轉型為今日的阿提米絲計畫。阿提米絲計畫預估總花費為930億美元(約新台幣2兆9,000億元),這個數字未來很可能會繼續增加。

可以說,1969年的阿波羅計畫是受到蘇聯率先發射人造衛星的「史普尼克危機」而展開,這次的阿提米絲計畫則是受到中國近年突飛猛進的太空計畫刺激而加速進行。

但阿提米絲計畫雖是由NASA主導,卻是一項國際合作的太空探索計畫,截止2022年11月初,已有21國簽署《阿提米絲協議》(Artemis Accords),如此廣泛的國際合作與阿波羅計畫時期單純的美、蘇兩國太空競賽有所不同。這被認為是因為中國與俄羅斯在太空潛在威脅日益增強,歐洲與美國聯防由地球拉上太空,希望制定太空國際規範與原則,確保太空活動安全及利益。

民間企業投入,開創太空旅行商機

除了國際合作,NASA也在這次的太空計畫中積極與民間企業合作。例如這次登月計畫的關鍵火箭SLS就由美國航太製造大廠洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin)及波音公司(The Boeing Company)所組成的聯合發射聯盟(United Launch Alliance, ULA)及洛克達因航太公司(Aerojet Rocketdyne)、諾斯洛普.格魯曼公司(Northrup Grumman)進行研發,這座超過30層樓高的巨型火箭系統,比過去阿波羅計畫所使用的土星5號更強大。

獵戶座太空船也是NASA委託洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin)打造,這艘太空船在第一階段的阿提米絲計畫乘載3位假人,目的在測試獵戶座是否能夠在之後阿提米絲3號的真人任務中,順利把太空人送上月球。其中,一位假人經大眾票選後,以「阿波羅13號」任務中已故NASA工程師「坎波斯指揮官」(Moonikin Campos)為名,另外兩位假人則配有可以感應輻射的人體器官模型,以監測太空環境對太空人造成的影響;NASA也委託電動車巨頭馬斯克(Elon Musk)所創辦的太空探索技術公司(Space X),打造名為「星艦」的可載人月球著陸系統(Starship Human Landing System)。其他的合作夥伴,也將先在月球上設立實驗器材與探測系統,並且在月球軌道上設置月球閘道站(Lunar Gateway)。

探月計畫的太空夢,隨著私人企業的投入,近年也有所突破。

20世紀的阿波羅計畫在許多人心中種下前往太空的夢想,而21世紀的富豪也開始以雄厚的財力完成自己探索太空的夢想。目前最引人矚目的三大私人太空公司分別為貝佐斯(Jeff Bezos)藍色起源(Blue Origin)布蘭森(Richard Branson)維珍銀河(Virgin Galactic)和馬斯克的Space X。私人企業在技術研發的突破也為人類的太空探索帶來無限可能,例如Space X就開發出可回收火箭,大幅降低火箭使用成本,讓太空旅行不再是夢。

穿越太空需要什麼裝備?
  1. 火箭:若要發射太空船到外太空,必須依靠強大的運載火箭提供推力。火箭將太空船從地表發射上太空後,就會脫離太空船墜入海中,太空船則進入航行軌道繼續完成太空任務。
  1. 太空船:太空人進入太空後,太空船就是他們的家與辦公室。阿波羅計畫與阿提米絲計畫中所使用的太空船皆配有船員艙(Crew Module)及服務艙(Service Module)。船員艙為太空人工作與生活空間,服務艙則載有引擎與燃料,為整艘太空船提供動力。
  1. 探測器:探測器在人類探索太空的旅程中扮演不可或缺的角色,協助科學家採集月球表面的物質,並且可以前往人類難以抵達的區域,進行更進一步的探索。探測器所取得的資料讓科學家得以更全面了解月球環境,為接下來的登月計畫做好萬全準備。

人類與機器人合作,下一站進軍火星

密爾瓦基工學院的機械探勘團隊正在參與NASA所舉辦的月球機器人設計大賽「LUNABOTICS 」。每年有超過35支來自全美國的團隊來此交流。(圖片來源/NASA)

除了跨國以及產官合作,阿提米絲計畫亦是一項機器人與人類合作的太空計畫,透過機器人協助探勘,科學家將從月球取得水與冰等資源,藉此了解太陽系的歷史,同時為未來的月球基地研發燃料,讓人類可以延長停留在月球表面的時間。

NASA期待能夠在這次任務中收集到月亮南極的化學物質,由於科學家至今對於月球南極了解有限,因為南極區域處在永久陰影中,若成功分析南極的物質,將有助於NASA完成比登月更遠大的目標──讓人類登上火星。

月球與地球間的平均距離為384,400公里,航行時間約為3天;火星與地球平均距離則為2.25億公里,相當於半年的太空航行時間。NASA太空人表示,太空探索就像極地探險一樣,一定要先在較低難度且熟悉的環境測試過裝備,才能挑戰高難度且陌生的環境。因此對於NASA來說,月球是人類登上火星的重要前哨站,必須先在月球測試新技術與設備,才有可能完成人類登上火星的夢想。

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王琳茱 就讀台大翻譯碩士學位學程口譯組,大學時期於西班牙馬德里交換並踏上朝聖之旅葡萄牙之路,旅程中重新校準人生航道,回台後以全新視角看待這片土地。台北8年的求學生涯已接近尾聲,目... 了解更多 黃禹禛 從新聞系半路出家的設計師,主要任務是把複雜的資訊變成好懂、好讀的圖像。轉化故事不太容易,但我會繼續努力! 了解更多 楊惠君 從沒有手機和電腦的時代開始當記者。記者是挖礦人、是點燈人、是魔術師──要挖掘世界的不堪,為喪志的人點燈,將悲傷的事幻化成美麗的彩虹⋯⋯常常會失敗,但不能放棄去做到。 了解更多 張起維 中央大學太空科學與工程研究所博士。專長是研究人造衛星運作及太空人健康的太空環境,以及探索太空環境及太空天氣用的小型人造衛星與儀器。帶領中央大學的衛星團隊發展2021年發射... 了解更多 陳韻如 新聞系畢業後,就投入編輯這份工作,非常努力讓每一篇報導都美美的呈現在讀者面前,希望你也喜歡這篇文章。 了解更多 黃世澤 相信影像是普世語言,努力以攝影與人溝通、講述故事,追尋意義。 了解更多 余志偉 與攝影一同死去,在影像中追尋人生、體察社會,浮游於知識的汪洋。 了解更多

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