2024重返月球!NASA阿提米斯計畫

算一算,距離上次人類登陸月球,已經過了48年了。最近一次的登月已經要回溯到1972年12月的阿波羅17號。
今年SpaceX的重大突破,是8月2號成功從國際太空站(ISS)返回地球的Demo-2任務,但太空站離地表只有4百初頭公里,而月球距離地球38萬4千4百公里,差了960倍。

為什麼幾十年來,都沒有再登月了?

NASA的阿提米斯(Artemis)計畫,預計在2024重返月球,本篇文章將從燃料、通訊和建築三個方面敘事以一窺全貌。


1972年阿波羅17號的3位太空人: Eugene Cernan, Ronald Evans, and Harrison Schmitt.
NASA的Artemis計畫

這個LOGO設計別出心裁: “A”是Artemis字首,同時帶有發射意象;A右上角的是月球,底下藍色弧形是地球;紅色軌跡線從左下到右上,和阿波羅LOGO的軌跡從右下到左上對稱、呼應;紅色還象徵以月球做為中繼站前往火星的道路。
NASA的阿提米斯(Artemis)計畫,是要在2024年之前把一對男女送上月球,這位女性也會成為第一位登月的女性。阿提米斯是希臘神話中宙斯的女兒、阿波羅的姐姐,也是月球女神、狩獵女神,取這個計畫名稱實在非常適合。
首先從燃料方面說起,NASA找了4家公司研究極冷推進劑管理(cryogenic propellant management)的相關技術,分別是佛羅里達州的Eta Space,科羅拉多州的Lockheed Martin,加州的SpaceX和科羅拉多州的United Launch Alliance, ULA。
獲得最高金額的是洛克希德馬丁,拿到了近9千萬美金。極冷推進劑包括液態氧(LOX)、液態氫(LH2)和液化天然氣(LNG)等,這個技術是將來前進火星、更深的太空所需要的關鍵技術。

直徑4公尺的低溫儲存槽,避免極冷燃料在室溫沸騰、損失質量

第二步是通訊相關。舉例來說NASA給了Nokia 1千4百萬美金去建造月球上的4G基地台,用來控制登月車、遙測、及時導航和影片串流。
這個4G基地台比地球上的體積更小、更省電,通過嚴格測試,能承受火箭起降的衝擊力,還有月球上的高低溫變化和太空輻射,預計在2022年完成。
目前先建設4G基地台,因為它在地球已行之有年,訊號傳輸穩定、更好安裝,方便擴充規模,等到時機成熟才會慢慢加入5G基地台。

月球上的設備用Nokia貝爾實驗室(Bell Lab)4G基地台通訊的示意圖

第三步是建造基地相關。紐澤西州的AI SpaceFactory 是NASA 「3D列印棲息地挑戰賽」(3D Printed Habitat Challenge)的冠軍,他們將會和佛羅里達州的Kennedy Space Center合作,利用模擬月球風化層、岩屑層的物質作為原料,在一個真空室進行3D列印,因為將來可是要直接在月球、火星表面就地取材,不可能從地球帶去大量原料。

紐澤西州的AI SpaceFactory透過3D列印建造適合月球和火星的建築
AI SpaceFactory得獎的設計圖MARSHA,他們還衍生出新型態地球建築TERA
NASA的合作企業遍布美洲,歐洲也有少數幾間

NASA正持續著美國向外太空探索的旅程,新世代的火箭、太空梭、登陸器和地面系統正不斷開發。
新的太空梭Orion,由洛克希德馬丁負責(Lockheed Martin);新的火箭,Space Launch System, SLS,由Aerojet Rocketdyne, Boeing還有Northrop Grumman負責;地面基礎建設主要是更新NASA的發射台,讓NASA和民間企業的火箭能一體適用,主要由Jacob負責。
本篇文章介紹極冷燃料、月球4G通訊和3D列印建築三方面,但整個Artemis計畫茲事體大,恢弘壯闊,如最後一張圖所示,實際牽涉到3800多家美國、歐洲企業,將會在下一篇繼續講解。

參考資料:

  1. What is Artemis?
    https://www.nasa.gov/what-is-artemis
  2. The last manned lunar flight to the moon comes home on this episode of This Day In History!
    https://www.thisdayinhistorypodcast.com/december-19-apollo-17-returns-earth/
  3. Earth Blue, Rocket Red and Lunar Silver: A New Identity for Artemis Program to the Moon
    https://www.nasa.gov/feature/artemis-identity
  4. Fly my network to the Moon
    https://www.bell-labs.com/var/articles/fly-my-network-moon/
  5. 2020 NASA Tipping Point Selections
    https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/solicitations/tipping_points/2020_selections
  6. New NASA Partnerships to Mature Commercial Space Technologies, Capabilities
    https://www.nasa.gov/press-release/new-nasa-partnerships-to-mature-commercial-space-technologies-capabilities
  7. AI SPACEFACTORY
    https://www.aispacefactory.com/
  8. Artemis Partners
    https://www.nasa.gov/content/artemis-partners

 

轉載需註明出處,版權歸HASSE與iVicon所有