[비즈한국] 近期，人類月球探測史上再次上演了令人振奮的場景。久違的載人飛船在繞月飛行後，成功平安返回地球。這意味著半個世紀以來沉寂的載人探月時代正式開啟了新篇章。然而，阿爾忒彌斯2號任務的成功背後，仍有一些令科學家和工程師們感到不安的重大課題。重返月球無疑是人類的偉大挑戰，但這一挑戰並非簡單地重複阿波羅時期的榮光。阿爾忒彌斯任務向我們丟擲了比阿波羅更復雜、更宏大、也更危險的課題。
阿波羅任務與阿爾忒彌斯任務最大的區別在於月球停留時間。阿波羅是一次相對短期的探測任務，宇航員抵達月球后停留時間僅為一到三天。他們登陸月表、採集岩石、插上旗幟並留下足跡後便返回地球。儘管這在當時已是前所未有的創舉，但從任務本質來看，阿波羅更接近於一次“訪問”。
相反，阿爾忒彌斯任務從規劃之初就旨在建立能夠長期留駐月球的體系。阿爾忒彌斯的目標並非僅僅是“到此一遊”，而是要為人類在月球上持續生活和開展活動打下基礎。NASA官方所強調的長期“月球存在（lunar presence）”，即人類在月球上的可持續生存，正是該計劃的核心。
在這一宏偉構想中，曾被視為核心支柱的是“月球門戶（Lunar Gateway）”。這是一個環繞月球執行的小型空間站，是一項旨在將其作為連線地球、月表乃至深空的中間節點的雄心勃勃的計劃。根據最初構想，門戶空間站將沿著一種被稱為“近直線暈軌道（NRHO）”的特殊軌道執行。在此軌道上，空間站距離月表最近時約1500公里，最遠時約7萬公里，以大約一週為週期繞行月球。
選擇這一奇特軌道的理由很明確。首先，它有利於進入目前探月熱點——月球南極區域。其次，在繞月執行的同時，它不會完全遮擋與地球的視野，從而維持穩定的通訊。此外，由於能同時利用月球和地球的引力，長期維持軌道的燃料消耗也相對較少。表面上看，NRHO是長期探月的明智之選。
然而，這種極端的橢圓軌道也存在致命缺點。每當需要登月時，若要往返於門戶軌道與月表之間，則需要強大的軌道變軌能力。特別是空間站在近月點時速度最快，此時著陸器若要從月表起飛並與門戶空間站進行交會對接，對技術水平要求極高。換言之，門戶空間站雖是讓宇航員長期停留在月球附近的明智之舉，但也提高了月球著陸本身的難度。
最終，NASA在2026年3月阿爾忒彌斯2號發射前夕對該計劃進行了重大修訂。門戶空間站計劃實質上被全面叫停，戰略轉變為直接著陸月表並構建月球基地。簡而言之，不再優先建設繞月空間站作為據點，而是直接在月表留下足跡並鋪設基礎設施。
這樣或許能加快以月球為前哨站的開拓速度，但相對安全的中間緩衝地帶也隨之消失。原計劃中，門戶空間站將作為物流樞紐、安全住所和維修站。跳過這一階段直接在月表建基，是一種更粗獷且更危險的選擇。在後續的阿爾忒彌斯任務中，這種巨大的計劃調整可能成為最大的風險因素。
那麼，人類為何非要前往月球南極，而不是赤道或其他地區呢？因為那裡有著月球上最誘人的“黃金地段”。
月球南極附近存在永久陰影區，即數十億年來幾乎沒有陽光照射的地方。這些區域可以長期保留彗星或小行星留下的揮發性物質，特別是水冰。NASA近期透過LRO資料分析確認，這些地方的冰分佈比預想中更廣。如果能將這些冰轉化為水，既可供宇航員飲用，也能電解出火箭燃料氫氣和氧化劑氧氣。水還能用作防輻射材料。這就是為何沙克爾頓隕石坑（Shackleton crater）和艾特肯盆地（Aitken basin）周邊備受矚目的原因。
然而，這也帶來了另一個問題。有冰就意味著陽光稀缺，即便有水，對太陽能發電也極為不利。因此，NASA在考慮月球基地構想時，正同步評估包括月表能源基礎設施乃至核電站建設在內的大膽計劃。所謂留在月球生活，不僅僅是送去一個著陸器，而是要建成包含發電站、倉庫、通訊設施、維修空間在內的完整生活圈。
在這一點上，阿爾忒彌斯任務已成為超越阿波羅的宏大工程。這不再是僅運送幾名宇航員的專案，阿爾忒彌斯實際上更像是搬家到月球。像阿波羅那樣帶幾個人、少量裝備和幾份便當往返的方式已不再可行。只有透過多次貨運、優先鋪設基礎設施、擴容電力並夯實作業環境，長期停留才成為可能。
因此，NASA最近加強了與民間企業的合作。問題在於，民間著陸器顯得過於巨大且大膽。SpaceX基於星艦（Starship）的月球著陸器概念，幾乎是直接把超大型飛船降落在月球上。藍色起源（Blue Origin）和諾斯羅普·格魯曼（Northrop Grumman）提出的著陸器也高達10米。特別是SpaceX構想的巨型著陸器高度達數十米，甚至提出宇航員透過電梯在頂部和底部之間往返的方式。當然，月球重力遠小於地球，但在如此高的著陸器上人員與裝置進出，依然存在現實的安全障礙。
或許未來月球表面會出現豐田或通用汽車製造的月球車。月球基地上可能貼滿企業標誌，迎來所謂的“太空大廣告時代”。人類重返月球既是國家主導的科學探索，也正逐漸成為深度依賴民間企業技術與資本的專案。這究竟是高效的抉擇，還是過度危險的依賴，尚需謹慎審視。
另一個重要課題是返回。不僅送人上月、建立基地和維持生活很難，將完成任務的宇航員平安送回地球的技術也必不可少。返回地球的過程依然極具風險。阿爾忒彌斯任務的獵戶座（Orion）艙在返回地球時，以近35倍音速進入大氣層上層。接觸大氣層的瞬間，乘員需承受約3.9g的最大重力加速度。數千度的等離子體包裹著艙體，導致長達約6分鐘的通訊中斷。
當飛船與大氣摩擦減速時，巨大的動能透過衝擊波和壓縮加熱轉化為熱能。人們通常將大氣層再入簡單理解為摩擦生熱，但實際過程遠為複雜。飛船前方的空氣以驚人速度被壓縮，使周圍進入等離子體狀態。正因如此，再入艙需要能夠承受極端高溫的隔熱罩。
然而，獵戶座艙的隔熱罩技術仍存在侷限。獵戶座的隔熱罩並非單純的隔熱板，反而恰恰相反，它是一種透過自身燒蝕、犧牲自己來保護飛船的防禦屏障。獵戶座和過去的阿波羅任務使用的是一種名為“Avcoat”的材料。該材料在劇烈加熱下會產生化學分解並釋放出大量氣體，氣體向表面溢位形成保護膜，剩餘的碳化層則阻止多餘熱量進入艙內。換言之，獵戶座的隔熱罩不是靠“硬扛”熱量，而是靠“自我焚燒”來防止更多熱量滲透。
在上次阿爾忒彌斯1號任務中，這種隔熱方式暴露出了致命問題。阿爾忒彌斯1號採用了所謂“跳躍再入（skip entry）”方式。即飛船不直接深入大氣層，而是像打水漂一樣掠過大氣層後微微彈起，最後再次進入。這種方法有利於精確控制艙體最終的著水點，但問題出現在了中間段。
隔熱罩在第一次進入時已被劇烈加熱，內部持續產氣。但當艙體再次升出大氣層外時，隔熱罩表面的碳化層未能充分開啟，內部氣壓持續積聚。最終，內部壓力頂開隔熱罩的薄弱環節，導致多處出現裂紋和剝離。簡單來說，這不是因為太熱，而是在處於“溫熱”的中間段時，內部氣體無法正常排出所導致的。
因此，阿爾忒彌斯2號嘗試了不同的軌跡，採用了名為“升力再入（lofted reentry）”的方式。這比跳躍再入更為直接、簡單。其核心在於最大程度減少隔熱罩內部氣壓積聚的時間，透過縮短再次彈出大氣層的時間，規避內部氣壓危險積聚。得益於這種方式的改變，阿爾忒彌斯2號的隔熱罩表現得更為穩定。
NASA最終希望能夠多次重複利用返回艙，以降低成本並實現更頻繁、更安全的往返。然而，若要重複使用飛船，隔熱罩的耐用性和安全性必須有質的飛躍。能否保持隔熱罩生產質量的一致性，以及在實際再入後能多穩定地重複使用，仍是未解之題。
返回艙既是飛船也要是船。在太空時是飛船，穿過大氣層時是飛行器，最後墜入海中時則是船。阿波羅時代，NASA曾進行過讓宇航員坐在艙內在墨西哥灣漂流兩天的實驗，因為如果救援延遲，艙體必須在海上漂浮。有時艙體會翻轉，必須依靠氣囊彈開將其扶正。艙門需在波動的大海中順利開啟，乘員也要在暈船和高溫中安全挺住。
阿爾忒彌斯任務描繪了不久後人類重返月球、甚至留駐生活的未來。但也清晰地展現了我們仍需解決的問題和需要謹慎考量的因素：在陽光無法觸及的月球南極，能否穩定獲取電力？作為中間站的月球門戶空缺該如何彌補？過度依賴民間企業的策略是否正確？當更多乘員頻繁往返時，返回艙和著陸器能否承受？重返地球那一刻，人類能否安全透過那壓縮與等離子體的地獄？
這些問題絕非瑣事。通往月球的路是通向人類璀璨未來的道路，同時也是交織著技術、安全、成本和戰略的冰冷現實之路。未來我們前往月球的方式會發生多大變化？月球上宇航員的生活會變得多充裕？阿爾忒彌斯任務的命運，已不僅在於太空探索的成敗，更成為了衡量人類如何定居太空的重要試驗場。
作者：池雄培（Ji Woong-bae），熱愛貓咪與宇宙。童年觀看《銀河鐵道999》後夢想著向世界傳播宇宙之美。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，積極從事講座與科普寫作。著有《每天一片宇宙》、《星光閃耀的宇宙科學家們》、《雖無法觸及卻已知曉》、《觀看宇宙時浮現的怪異問題》等，譯有《給真正太空漫遊者的搭車指南》、《我是如何殺掉冥王星的》、《量子生活》、《Cosmigraphic》等書。