偵測器將搜尋月壤中水、分子、氫和埋藏冰層的痕跡。如果這次任務成功,它將有望解開月球最大的謎團之一。嫦娥八號計畫於2028年至2029年左右發射,此任務將聚焦於測試原位資源利用(ISRU)技術。與其花費巨資從地球運送所有資源,不如利用月球上已有的資源,將月球上的資源轉化為生存工具。
在登月競賽中超越美國仍然十分困難。因為美國的硬體已經遙遙領先。世界上最強大的運載系統-超重型SLS火箭和藍色起源公司的「新格倫New Glenn」火箭(9x4,可將70多噸的有效載荷送入近地軌道)。此外,還有星艦Starship HLS、藍色起源公司的「藍月Blue Moon」以及用於將太空人送回地球的獵戶座(Orion)飛船等月球登陸器。相較之下,中國最先進的重型運載火箭是長徵十號,其起飛質量約2,200噸,根本無法與超重型火箭(例如NASA的SLS)相匹敵,後者可產生約9,000噸的推力。而這種差距至關重要,因為運載能力的不足直接限制了能夠送往月球的有效載荷。就中國而言,其有效載荷是藍月(Lan Yue)著陸器,加上推進模組propulsion module後重量約26噸。
這是一個兩級的著陸器,設計用於將兩名宇航員送至月面,為他們提供數日支持,然後升空並與孟舟(Mengzhou)飛船對接返回月球軌道。孟舟飛船的作用類似獵戶座太空船,最終回到地球。這是一個簡潔實用的設計。但是,像這樣的系統真的能將數百甚至數千噸月壤帶回地球嗎?答案是否定的。
一次著陸就能完成小型著陸器可能需要20到50次任務才能完成的工作。這艘登陸器體型巨大,太空人可以直接在裡面操作,甚至可以將其改造成臨時月球基地。這不再只是著陸,而是從第一次任務就開始建設,將著陸器本身變成基地的一部分。如果這個願景得以實現,美國將獲得巨大的先發優勢,在月球上建立永續存在方面,甚至可能領先數十年。
***2026年4月13日 Google AI 搜尋:SpaceX 的星艦 (Starship)
關鍵功能設計重點:
• 完全可重複使用系統(Fully Reusable System):超重型助推器和星艦飛船均設計為可快速重複使用,返回發射塔進行回收,只需補充燃料即可重複發射,從而降低成本。
• 大容量貨物和人員運輸(High-Volume Cargo & Crew Transport):星艦擁有超過 1100 立方公尺的加壓艙容積,可運輸大量人員和設備,超過國際太空站的內部容量。
• 在軌加油(On-Orbit Refueling):星艦設計用於從近地軌道 (LEO) 的專用加油機接收燃料。此功能可將大量有效載荷送達月球和火星。
• 猛禽引擎和甲烷燃料(Raptor Engines & Methane Fuel):兩級引擎均使用液態甲烷和液態氧(甲氧甲烷),這兩種燃料均可在火星上生產,使其成為自持式星際任務的理想選擇。
• 高強度運作(High-Intensity Operations):該系統針對高頻率飛行進行了最佳化(最終可達每年1000艘太空船),旨在建立地球與其他星球之間可持續的大容量運輸系統。
它被設計成有史以來最強大的運載火箭,高度超過120米,並且被打造為一個可重複使用、用途廣泛的運輸系統。SpaceX公司的星艦飛船和超重型火箭(統稱為星艦)是一個完全可重複使用的運輸系統,旨在將太空人和貨物(衛星、有效載荷、太空人和貨物)送入地球軌道、月球、火星及更遠的太空。星艦將成為有史以來世界上最強大的運載火箭。
US 超重型火箭的對比:
從左到右:
NASA SLS block 1型(Artemis II)-98m, 27噸
SpaceX Falcon(獵鷹號) 9 and Heavy-both 70m17.5–22.8噸(LOE)及63–64噸
New Glenn (新格倫號)-96m, 70噸
Blue Orign New Glenn 9x4 (新格倫9x4號)-120m >70噸
SpaceX Starship 3(星艦3號)-123m ,100–200噸
NASA SLS超重型火箭的對比:
NASA SLS Block 1 載人型(「Artemis II號」)-98米NASA SLS Block 1B 載人型-111米NASA SLS Block 1B 貨運型-100米NASA SLS Block 2 載人型-111米NASA SLS Block 2 貨運型態-111.2米
阿爾忒彌斯」計畫面臨的技術挑戰(Technical challenges for Artemis Program) -2026
1.「阿耳忒彌斯2號」獵戶座太空船隔熱罩「缺塊」問題-Apr
14, 2026
獵戶座飛船隔熱罩的狀況
NASA 沿用了阿爾忒彌斯1號任務中使用的隔熱罩設計和材料。然而,在阿爾忒彌斯1號任務中,太空船重返大氣層後,隔熱罩看起來就像經歷了一場戰火洗禮,被燒焦、開裂,甚至以出乎所有人意料的方式破碎。
獵戶座太空船返回地球主要有兩種方式:跳躍式進入和彈射式進入。在阿爾忒彌斯1號任務中,NASA採用了跳躍式進入,就像在水面上打水漂一樣。太空船不會直接衝入大氣層並一次性吸收所有熱量,而是短暫地進入高層大氣,產生升力,然後彈回太空,最後再進行最終的下降。
這是一個巧妙的想法,而且確實有效。但這種優雅的跳躍幾乎給獵戶座飛船的隔熱罩帶來了嚴重問題。在阿爾忒彌斯1號任務結束後,工程師檢查太空船時發現,Avote隔熱罩的表現不如預期。它並沒有像預期那樣均勻、緩慢地燒蝕以散發熱量,而是在100多個區域出現了裂縫和碎片,脫落的方式完全出乎所有人的意料。
「阿爾忒彌斯2號」任務最後一天,其隔熱罩將面臨嚴峻考驗-April 13, 2026
“阿爾忒彌斯2號”任務的最後階段也是最危險的階段之一。「阿爾忒彌斯2號」獵戶座載人艙[crew capsule](名為「Integrity正直號」)將面臨一項關鍵的測試,該測試旨在檢驗其隔熱罩的性能。隔熱罩的設計目的是在太空人以近24,000英里/小時(38,000公里/小時)的速度穿越地球大氣層時保護他們。它將承受高達5,000華氏度(2,760攝氏度)的高溫,足以熔化鋼鐵。隔熱罩的設計與2022年無人執行的「阿爾忒彌斯1號」任務所使用的隔熱罩相同。在約20萬英尺(6萬公尺)的高空,太空船將達到升溫高峰。位於休士頓約翰遜太空中心的NASA任務控制中心將屏息凝神,因為過熱等離子體會在太空船周圍形成,導致通訊中斷約六分鐘。
獵戶座太空船乘員艙和服務艙將在濺落前約
40
分鐘分離,並在「正直號」飛船進入大氣層上層界面(即約
40
萬英尺高空進入大氣層)前約
20
分鐘分離。屆時,隔熱罩將暴露出來,姿態控制推進器將啟動,將其旋轉到位。
在進入大氣層上層介面前,「正直號」太空船的速度將達到音速的
30 倍,足以在約
20
分鐘內從紐約市飛到東京。隔熱罩外層塗覆了一種名為
Avcoat
的材料,這種材料的設計目的是在吸收高速飛行產生的極端熱量時發生炭化和磨損。阿波羅計畫也使用了相同的材料,但獵戶座太空船的大塊
Avcoat
與阿波羅太空船的蜂巢狀結構形成鮮明對比。然而,在阿爾忒彌斯
1
號任務中,由於氣體滯留,隔熱罩在
100
多處出現裂縫,並脫落了大量的
Avcoat。美國太空總署(NASA)花費數月時間調查這起事故,並兩度推遲阿爾忒彌斯2號任務以評估風險。一個特別小組甚至利用該材料在實際實驗室環境中進行了測試,驗證了電腦對Avcoat塗層開裂行為的預測。
因此, NASA認為更換已安裝在「正直號」(Integrity)飛船上的阿爾忒彌斯2號隔熱罩成本過高且耗時過長。數據顯示,如果阿爾忒彌斯1號載人飛行,獵戶座太空船的內部溫度將保持舒適。阿爾忒彌斯2I號將安裝一個新型的、透氣性更強的隔熱罩,用於釋放滯留氣體。
阿爾忒彌斯2號的隔熱罩透氣性其實比之前飛行的隔熱罩更差。但工程師修改了任務的再入軌道剖面以保護太空人。目標是精準地擊中用於封堵氣體積聚的進入界面。NASA探索系統開發任務理事會副主任洛里·格雷茲(Lori
Glaze)在3月表示,「阿爾忒彌斯2號」太空人「一致認為我們擁有優秀的隔熱罩」。
NASA改進了軌道,採用了一種稱為「高拋式進入」(lofted entry)的方案,本質上是跳躍式進入的變體,但更陡峭、更短,也更易於控制。這其中的真正差異是什麼呢?想像一下在水面上打水漂。在阿爾忒彌斯1號任務中,獵戶座太空船進行了一次漫長而平緩的跳躍,在首次接觸水面後高高躍起,然後逐漸下降。這給了它時間冷卻。但阿爾忒彌斯2號任務則不同。這一次,跳躍的距離更短,坡度也更陡。獵戶座太空船不再像之前那樣彈回高空,而是幾乎瞬間升空,然後立即俯衝回大氣層。這實際上對隔熱罩更安全。由於沒有長時間的冷卻時間,隔熱罩表面保持高溫,溫度剛好足以維持其正常運轉,它可以平穩地排出氣體,就像呼吸一樣,而不是將壓力困在內部,從而增加開裂的風險。然而,選擇這種更陡峭的高拋式進入方案需要極高的精確度,坦白說,容錯率極低。
為了保護隔熱罩,NASA有效地將誤差範圍縮小到了絕對最小。由於軌道限制,太空船將承受更長的持續加熱,太空人所承受的過載力將明顯高於之前更平穩、更寬容的跳躍式著陸方式。但這並非唯一的權衡。由於跳躍距離縮短,獵戶座太空船也失去了一項關鍵優勢:能夠飛行數千英里以避開著陸點的惡劣天氣。這種靈活性已基本喪失。但獵戶座飛船最終安全返回。目視檢查顯示,隔熱罩的損壞程度遠不及上次,這表明跳躍式著陸方式是成功的,並且對隔熱罩大有裨益。正如賈里德·艾薩克曼在X論壇上發表的文章中所述,工程師們迫不及待地檢查隔熱罩,首先在濺落後拍攝水下圖像,然後繼續在飛船上進行檢查。沒有發現任何異常情況。
他還提到了一個引起廣泛關注的細節。壓縮墊區域出現了一塊白色斑塊,但這並非由於隔熱板缺失造成的,而僅僅是該特定位置的局部幾何形狀所致 (局部幾何是指特定點附近有限區域內表面、形狀或地形的幾何屬性和行為)。是的,這艘太空船整體看起來仍然很棒。
在那之前發生了什麼事?
如果這種洩漏持續未被發現會怎麼樣?隨著太空船在太空中翻滾,不斷朝向或背向太陽,極端溫度變化會導致材料膨脹和收縮。如果洩漏速度持續上升,氧化劑罐內的壓力會逐漸升高,遠遠超出系統設計承受範圍。短期內,最多幾個小時或一天之內,罐體就會承受遠超過其設計極限的機械應力。
如果電磁閥繼續劣化,洩漏只會加速。但如果長時間不採取乾預措施,例如兩三天,情況可能會急劇惡化。壓力會持續升高,直到超過儲槽的結構極限。屆時,氧化劑儲罐可能會開始變形、開裂甚至破裂。一旦發生這種情況,高活性的三氧化二氮就會洩漏,並可能與附近的燃料發生不受控制的混合,引發劇烈的自燃反應。在最糟糕的情況下,服務艙內的整個推進系統可能會在瞬間徹底破壞。
一旦服務艙受損,乘員艙就只剩下小型備用推進器。沒有精確的姿態控制,返回地球將變得極度危險。錯誤的再入角度可能導致飛船化為火球,或使其在大氣層中不受控制地翻滾。NASA副局長阿米特·卡特里亞(2021 年,NASA 總部擔任 ESDMD(探索系統開發任務理事會)助理副局長,是阿爾忒彌斯一號任務中將載人登月飛船送回地球團隊的重要成員.他也曾擔任[NASA商業軌道運輸服務計畫]下SpaceX「龍Dragon」太空船演示任務的首席機器人官。2025年9月3日,NASA代理局長肖恩·達菲宣布任命克沙特里亞為副局長) 透露了一個相當令人震驚的消息。我們在飛行中觀測到的洩漏率比地面觀測到的要高出一個數量級,高出一個數量級意味著太空中的洩漏速度大約是地面測試中測量值的10倍。想像一下,你正拿著一個汽車輪胎,靜靜地待在車庫裡。它只是緩慢地漏氣,幾乎察覺不到。但一旦你在高速公路上飛馳,伴隨著高溫、震動和氣壓變化,原本微小的漏氣瞬間就會加劇十倍。 Orion 目前的情況正是如此。正因如此,NASA才決定取消部分計畫活動,包括備受矚目的手動駕駛演示。他們需要集中全部精力診斷這個閥門問題,而此時太空船仍在嚴酷的深空環境中飛行。NASA副局長阿米特·卡特里亞: 雖然洩漏率仍在可接受範圍內,但這可能需要我們對該閥門系統進行大規模的重新設計。
**大公司的印度裔主管竟然會有這態度的問題,就像波音飛機事件? !看來,人的生命價值取決於人們的觀點和價值觀,而這些又取決於他們的成長環境和文化背景。**
2. SpaceX’s星艦HLS上的電梯系統(The elevator system on Starship HLS)
2026年3月初,NASA發布了一份題為《NASA載人著陸系統合約管理》的報告。該報告旨在強調一系列關鍵問題,這些問題必須在阿波羅計畫近六十年後人類重返月球之前解決。自從「阿波羅」計畫以來,便再無「B計畫」可言。一旦飛行器發生故障,太空人實際上又能做些什麼?答案是:無能為力。你根本無法隔著22.6萬英里的距離,僅僅透過一塊螢幕去修復一架發生故障的月球登陸器。報告中指出的硬體隱患之一,是「星艦」HLS(人類著陸系統)上的電梯系統。
因為「星艦」(Starship)正是計畫用於「阿爾忒彌斯」計畫(Artemis)首次登月任務的主力載具。它的體型極為龐大,高度約52公尺——大致相當於一棟14層樓的高度。其下部結構中,近三分之二的空間都被推進劑儲槽佔據。這意味著乘員艙的位置極高,緊鄰太空船的頂部。因此,若想在月球表面與乘員艙之間往返,太空人唯一的選擇就是搭乘電梯。無論是向上攀升還是向下返回,每一次行程都完全依賴這套電梯系統。
你是一名太空人。你剛剛踏上月球表面。而若想重返艙內,你必須攀升相當於十層樓的高度。但試想一下,如果電梯發生卡頓——甚至更糟,在你身處艙外時徹底失靈了,那該怎麼辦?此時,險境便會瞬間降臨。這不僅給太空人帶來了巨大的壓力,對於地面團隊而言,更是一場與時間賽跑的較量。
使用新型 Axiom 艙外活動(EVA)太空衣時,太空人僅擁有約 8 小時的生命維持能力。新款 Axiom 艙外活動(EVA)太空衣的額定指標為他們無法簡單地縱身跳回艙內。誠然,月球引力確實較弱——如果你在地球上能跳起 1 公尺高,在月球上或許能達到 6 公尺。但身著重達數百公斤的太空衣時,這根本無法實現。報告明確指出:“目前,一旦升降梯發生故障,乘組人員將沒有任何其他手段能夠從月球表面進入飛行器。”
正因如此,這項風險才備受重視。 SpaceX 正積極致力於增強電梯系統的冗餘性,透過建造備用方案來降低徹底故障的幾率。儘管如此,NASA 仍將其視為未來「阿爾忒彌斯」任務中威脅太空人安全的最重大潛在風險之一。
月球南極的地形陷阱。南極是一個環境遠為惡劣的區域,其地質構造極為複雜。太空人將不得不穿越巨大的岩石——其中有些直徑超過20公尺——以及深邃的撞擊坑。其中一個最極端的例子是沙克爾頓環形山(Shackleton crater),其深度竟是美國大峽谷的兩倍。然而,最大的危險其實是源自於地面的坡度。這裡的地形傾角最高可達20度。 NASA的工程師們已計算認定:若要確保「星艦」(Starship)系統的各項功能及艙門在著陸後能正常運作,飛船的傾斜角度必須控制在8度以內。
南極著陸的穩定性
而問題的核心在於星艦本身。它體型龐大,超過50公尺高,著陸質量約為400至500噸。如此高大沉重的星艦在不平坦的地面上著陸風險極大。其巨大的慣性意味著,如果它著陸在陡坡上,或者即使只有一個著陸腿不穩定,整個結構都可能傾覆。一個現實世界的例子就足以說明問題。以Intuitive Machines公司2024年推出的「奧德修斯」登陸器為例。它的高度僅約4.3公尺。然而,著陸後,它傾斜了約30度。著陸速度高於預期。一個著陸腿在地面上斷裂,導致著陸器傾覆,結構受損。
星艦HLS在月球南極的結構穩定性問題,需要在飛行器高度和著陸安全之間做出複雜的工程權衡。將一個高度與自由女神像相仿的圓柱體降落在可能傾斜高達15英寸的表面上,會帶來傾覆的風險。消息來源指出,由於乘員艙和生命維持系統位於堆疊頂部,星艦的重心自然較高。這種頭重腳輕的配置意味著,即使著陸點只有輕微的傾斜,也可能使飛行器危險地接近其傾覆點。升降機的運作進一步加劇了這種穩定性風險。
為了確保電梯可靠運行,星艦HLS必須在坡度不超過8度的表面上保持穩定。 SpaceX正在努力滿足這項要求,建造更堅固、內建冗餘的電梯。同時,NASA和SpaceX的工程師正在探索備用方案,以便在電梯發生故障時太空人能夠返回艙內。一種方案是在太空船底部附近設置一個輔助氣閘艙。此氣閘艙必須遠離引擎室段,以避免極端高溫。從那裡,可以透過梯子或樓梯系統通往乘員艙。
也許解決方案其實簡單得多——某種既有效、又屬於低技術含量且易於實施的手段。那就是:在HLS(人類著陸系統)的外壁上安裝攀爬抓手。這樣一來,如果需要的話,太空人就能憑藉體力,直接從月面攀爬回到艙內。無需複雜的系統,僅作為一種直接且可靠的備用方案,以應對其他所有系統全部失效的極端情況。那麼,你們覺得怎麼樣呢? ——不,這太高了,相當於要攀爬一棟十層樓高的建築,簡直是妄想。
通常而言,像這類至關重要的系統,在正式搭載太空人之前,都會先在真實環境下進行測試。然而,在 HLS(人類著陸系統)的首次無人著陸任務中,電梯甚至不會隨同 ECLSS(環境控制與生命保障系統)及氣閘艙一同安裝。此舉旨在減輕重量、減少燃料補給飛行的次數,並簡化任務流程。這意味著,在太空人於載人任務中首次依賴電梯使用之前,該電梯將從未在真實的月球環境下——即真空、塵埃、極端溫度及崎嶇地形等條件下——接受過任何測試。相反,一切都取決於在地球上進行的地面測試。這種不確定性正是問題的癥結所在。報告指出,這不僅是一次重大的錯失良機,更是對NASA長期奉行的「像飛行一樣測試」(Test like you fly)這項原則的公然違背。 ==> 試問,當時究竟是誰在負責把控這項風險?又是誰批准了當時選定的「星艦」(Starship)方案?
「側向」轉向(The "sidewayways " Pivot)
為了在「星艦」(Starship)內部實現那種巨大的加壓空間——從而將其從單純的著陸器,升格為一座真正的月球基地——人們產生了一個非常引人入勝的構想:讓「星艦HLS」(Starship HLS)採取水平姿態著陸。這個概念已在科學家群體中引發探討,並在各大航天論壇上激起了激烈的辯論。其構為了應對高位升降梯系統所帶來的風險,SpaceX 及其科學家構思了一項開創性的概念——即「側向轉向」。這個概念涉及一項複雜的機動操作:星艦在完成初步下降後,會在半空中進行旋轉,最終以水平姿態著陸。透過這種側臥姿態,飛船的主乘員艙便能從原本高達 35 公尺的險峻高度,下移至距離月面僅 4 到 5 公尺的位置。這一姿態轉換有效地消除了對高風險升降梯系統的需求,用一架簡單的短梯或低矮的坡道,取代了原本相當於十層樓高的機械升降機。思出奇地簡單:與傳統火箭那種直立著陸的方式不同,月球版的「星艦」可以傾斜著陸,以一定角度穩穩地停靠在月面之上,甚至呈現近乎完全水平的姿態。顯而易見,這種設計所帶來的優勢是難以忽視的。在垂直著陸構型下,乘員艙位於離地面約35公尺的高空;而在水平著陸構型下,艙門或登月坡道的高度將大幅降低,可能僅距月面數公尺(或數十英尺)之遙。 ==> 這不正是「阿波羅20號」(Apollo 20)陰謀論中所描述的那種情景嗎——即在月球上發現的那艘遠古飛船,正是以這種姿態停靠在月面之上的或是那些所謂的雪茄形不明飛行物的水平飛行?。
由於星艦的飛行器更貼近地面,其內部空間也變得更容易進入。太空人只需沿著緩坡向下行走,大型貨物和設備也可以透過側艙門卸載,而無需從高處裝載。這為將星艦本 身改造成長期月球棲息地打開了大門。 SpaceX曾多次暗示將降落的星艦改造成早期月球基地。
在水平佈局下,對構成飛船主體體積的龐大內部儲槽及艙室進行存取和改裝,將變得更加便捷。同時,未來的任何月球基地都必須具備抵禦輻射和微流星體的防護能力。目前廣受探討的一種方案是:利用數公尺厚的月壤覆蓋居住艙,將其作為天然的防護屏障。鑑於「星艦」本身即呈側臥姿態,機械系統能夠更為輕鬆地將月壤堆積覆蓋於其結構之上,從而將其有效地轉化為一座防護嚴密的月球前哨站。
光是這一點,便可省去對複雜升降系統的需求,取而代之的是遠為簡單的設施——坡道、梯子,甚至直接攀爬。這直接消除了NASA最擔憂的那項風險。水平著陸還能解 決另一個重大隱患:著陸穩定性。由於重心較低,且無需依賴高聳的著陸支腿,太空船傾覆的風險顯著降低,從而為太空人和貨物提供了雙重保障。事實上,月球的物理環境恰恰為此構想提供了有利條件。月球引力僅為地球的六分之一左右,約1.62公尺/秒²。這意味著,一艘滿載的「星艦」(Starship)——其在地球上的有效重量可達數百噸——在月球上的重量將驟降至約50至100噸。載重減輕意味著結構應力降低,這使得太空船在水平停放時,無需借助龐大的著陸支腿,也能更從容地承受彎曲應力,從而提高了方案的可行性。此外,一旦太空船成功著陸於月面,這種設計也將帶來一系列實際應用上的優勢。
讓一艘50公尺長的太空船以側向姿態著陸,帶來了一系列全新的工程挑戰,其中大部分挑戰都根植於基礎結構物理學原理。當飛行器下降至距離地表約1至2公里的高度時,它便開始執行一次受控的90度姿態旋轉。這項機動動作主要由位於飛行器中段的引擎驅動。猛禽引擎(Raptor engines)透過萬向偏轉來重新調整推力方向,而RCS系統(反作用力控制系統)則提供額外的扭矩,以引導併校準旋轉過程。在月球的低重力環境下,加上缺乏大氣阻力來對抗這一姿態轉換過程,整個翻轉動作將比地球上任何類似的嘗試都要平順得多。
一旦飛行器調整至與地表平行的姿態,引擎便會持續點火。它們協同工作,旨在消減垂直與水平方向的速度分量,並透過向下向量推力來實現軟著陸——這本質上是一種「水平懸停著陸」(hover slam)模式,觸地速度僅在 0.5 至 1 公尺/秒左右。就在觸地的一瞬間,一套經過重新設計的側置著陸支腳隨即展開。這些支架必須能夠適應崎嶇不平的地形,透過即時調節來確保飛行器的姿態穩定。憑藉著低重心設計及更寬闊的觸地面積,「星艦」(Starship)能夠以遠比以往更為穩固的姿態穩固降落在地表之上。
為了實現這種著陸方式,必須開發一套全新的著陸系統。這套系統總共包含六條著陸支腿,且每一條支腿都必須能夠承受巨大的負荷。具體而言,太空船本身的質量約為 15 萬至 25 萬公斤,具體數值視任務類型而定。然而,在月球上,情況發生了變化。由於月球引力較弱,其有效重量(即受到的重力)降至約 2.4 萬至 4 萬公斤力。一旦將安全裕度──以及著陸觸地時的衝擊、載重分佈不均、坡地地形等因素──納入考量,對系統的要求就會大幅提升。在實際應用中,根據載重在這六條腿上的具體分佈情況,每一條著陸支腿可能需要承受 2 萬至 3.3 萬公斤力左右的載重。
當載有兩名身穿厚重艙外活動服的太空人、以及可能重達數百磅的月球樣本的升降梯沿著飛船外壁緩緩下降時,它會產生一種不斷變化的側向負荷。若著陸於完全平坦的表面,這種載重偏移微乎其微,可忽略不計。然而,若著陸於月球斜坡之上,這一移動的質量理論上可能會引發振盪,甚至導致飛船重心進一步偏移。為因應這項挑戰,SpaceX 必須研發一套智慧著陸支架系統。根據技術參數顯示,該系統由六個特製的支架組成,每條腿的設計承載能力介於 20,000 至 33,000 公斤力之間。這些支架不僅要支撐飛船高達 250,000 公斤的自身乾重,還必須即時進行主動調節,以抵消地面崎嶇不平的影響以及升降梯移動所帶來的重量偏移。一旦支架無法提供一個絕對穩固的著陸平台,升降梯的導軌便可能發生錯位,進而引發 NASA 所擔心的機械卡滯故障;更糟的是,這甚至可能導致飛船徹底失去平衡,釀成災難性後果。
用於側向著陸的額外硬體會降低飛船的總有效載荷能力。儘管面臨這些障礙,水平旋轉方案依然不失為一個極具吸引力的替代選項,因為它解決了「備選方案」(Plan B)這一難題。透過降低重心並將乘員艙位置拉近至月壤表面,SpaceX 得以犧牲部分有效載荷效率,從而換取任務安全性與操作簡單性上的巨大提升。NASA 對冗餘設計的強制要求,其根源在於「故障安全」原則;這項標準明確規定,任何單一的機械故障不得導致太空人傷亡或任務失敗。對於「星艦」HLS(人類著陸系統)的升降梯而言,這意味著即使主馬達或纜索發生故障,該系統也必須能夠繼續正常運作。 NASA 強調,在 35 公尺的高度上,任何「單點故障」都是絕對不可接受的——尤其是考慮到 Axiom 太空衣僅具備 8 小時的生命維持時限這一關鍵限制因素。
為了滿足這些安全規程,SpaceX
正在探索多種輔助撤離方案。其中包括在太空船船體外部安裝攀爬抓手——實質上相當於一道橫跨船體的「手動梯子」——以及緊急繩降系統,允許太空人透過輔助絞盤下降撤離。此外,NASA
正力推一種「故障可運作」(fail-operational)的設計標準:一旦主升降平台發生卡滯,輔助氣閘或簡化的手動提升裝置便能立即介入,填補功能空白。透過強制實施這些冗餘設計,NASA
確保了所謂的「B
計畫」絕非倉促的求生掙扎,而是一條經過精心預設、直通乘員艙安全地帶的歸途。
「阿爾忒彌斯」任務的成敗,歸根究底取決於一個充滿悖論的現實:若想征服浩瀚無垠的深空,我們首先必須精通那看似平淡無奇的「11
層樓高升降機」的運作機理。SpaceX
已經取得了舉世矚目的開創性成就——實現了軌道加油,並成功量產了「猛禽」引擎。NASA
的相關報告明確指出,在整個任務鏈中,「人為因素」依然是最脆弱的一環。
隨著位於博卡奇卡(Boca Chica)的「星艦基地」(Starbase)測試工作持續推進,人們的關注焦點已從那震撼人心的火箭發射奇觀,轉移到了月球著陸器(HLS)升降機模型那無聲且周而復始的循環測試之上。這些測試絕非僅為了驗證馬達的扭力或纜繩的張力;它們旨在確保美國月球探索事業的未來,不會因某一枚齒輪的意外卡滯而功敗垂成。無論SpaceX 最終是堅持採用垂直立柱式的設計,還是轉而採納水平佈局的架構,其核心目標始終如一:確保當首位女性宇航員與下一位男性宇航員踏上月球表面的塵土(月壤)之時,他們已擁有一條通往安全歸途的可靠保障。
3.輻射防護太空衣(adiation protection spacesuit)
艙外活動服(EVA suits)僅提供微弱的被動式輻射屏蔽,主要針對紫外線和低能粒子。其設計初衷是為了提供壓力、熱防護以及抵禦微流星體撞擊,而非用於防護高能量電離輻射。太空衣通常只能抵禦低能階輻射,例如紫外線(UV)、太陽輻射以及部分X射線。像太空衣這種厚度較薄的屏蔽層,在面對極高能粒子時可能會失效,甚至產生危害;因為這些高能粒子在撞擊屏蔽層時,可能會引發「次級粒子簇射」效應。鑑於上述局限性,太空行走(EVA)任務的規劃通常會刻意避開太陽活動處於劇烈期的時段。
額外防護需求(Additional Protection ), 目前,諸如 AstroRad 之類的先進、AstroRad 是一款新一代輻射防護背心(Vest),是太空人在近地軌道 (LEO) 以外的太空飛行時所穿著的個人防護裝備。它能顯著降低輻射暴露致死 (REID) 的風險,例如癌症,同時消除因太陽粒子事件 (SPE) 引起的急性放射綜合症 (ARS) 的可能性。 AstroRad 由 StemRad 和洛克希德馬丁公司共同開發,針對性屏蔽背心正被引入使用,旨在為太陽粒子事件期間提供更有效的防護。
美國國家航空暨太空總署(NASA)已簽署協議,搭載StemRad公司的AstroRad輻射防護背心,搭乘NASA的阿爾忒彌斯1號繞月任務進行飛行。這是NASA開始載人深空任務前的最後一次測試飛行。
| 阿波羅計畫太空衣 |
整體而言,目前,太空衣的設計重心主要在於應對太空真空環境、劇烈的溫度變化以及氧氣供應需求,而非針對高能量輻射提供強力屏蔽(high-energy radiation shielding )。未來深空探索將需要開發至少達到阿波羅計畫太空衣水準的裝備,供太空人穿著使用。
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阿爾忒彌斯計畫太空人如何免受危險太空輻射的侵害(How the Artemis astronauts are protected from dangerous space radiation)-April 10, 2026
太空旅行本身就是一項充滿危險的活動。太空輻射(space radiation)是最大的風險之一:在地球磁層(Earth’s magnetosphere)保護罩(protective bubble)之外,太空人會暴露於高能量宇宙射線、(high-energy cosmic rays),範艾倫輻射帶(Van Allen radiation belts)以及日冕物質拋射(CME-coronal mass ejections)和耀斑(flares)等太陽活動。如果不加以控制,這些輻射會對太空人的身體造成深遠的影響,導致噁心、輻射中毒、DNA鏈斷裂和細胞損傷,並增加癌症風險。如果太空人在太陽活動期間被困在飛船外,輻射甚至可能致命。雖然阿波羅計畫的太空人也曾冒險進入磁層( magnetosphere)之外,面臨同樣的風險,但阿爾忒彌斯2號任務的太空人面臨的危險更大:他們的任務發射正值近代史上太陽活動最活躍的時期之一,正值太陽11年周期的高峰期,這使得日冕物質拋射和耀斑更加頻繁。
航天器安全(Spacecraft safety)
美國國家航空暨太空總署(NASA)正從兩個方面應對這些風險:物理屏蔽(physical shielding)以及預測和監測系統(prediction and monitoring systems)。
獵戶座太空船(Orion spacecraft)的設計旨在限制輻射的暴露(limit radiation exposure),其屏蔽層由富含氫(hydrogen)的材料製成,包括塑膠、食物和水。屏蔽層( shielding)盡可能使用太空船本身就具備的材料,以減少增加的額外質量。無人駕駛的阿爾忒彌斯1號任務在飛船各處安裝了感測器,用於檢測輻射水平,以幫助規劃阿爾忒彌斯2號任務中太空人的安全。
「我們的目標是盡可能降低太空人一生中遭受輻射的風險,」獵戶座太空船輻射系統經理凱瑞李在2016年談到為當今太空人制定輻射防護計畫的過程時說道。
「在任務期間或返回地球後,不太可能出現輻射的急性效應,但我們關注的是長期影響。”
除了結構性屏蔽外,獵戶座太空船還配備了「風暴避難所storm
shelter」方案:一旦發生太陽風暴,太空人有接受訓練,會重新配置艙室(reconfigure
their
cabin),透過將設備和儲物袋固定在飛船壁上,在自身與輻射源之間增加質量(mass)。
「一旦太空人在輻射較強的區域增加質量,他們就可以繼續執行任務,」太空輻射分析師斯圖爾特·喬治在NASA的新聞稿中表示。
提前預警(Advance notice)
為了確保阿爾忒彌斯2號太空人有足夠的預警時間安全度過太陽活動,NASA正在密切監測來自太空船內部、太空其他區域以及地球上的風險。在「Integrity正直號」太空船上,混合電子輻射評估器(HERA-Hybrid
Electronic Radiation
Assessor)系統持續測量整個太空船的輻射水平,並在輻射水平升高時發出警報。每位太空人也配戴個人輻射監測器(personal
radiation monitor)。
在太空船外部,包括太陽動力學天文台(SDO-Solar
Dynamics Observatory)、太陽和太陽層探測器(SOHO-Solar
and Heliospheric Observatory)以及美國國家海洋和大氣管理局(NOAA-National
Oceanic and Atmospheric
Administration)的GOES-R衛星群在內的一系列太陽觀測站(solar-observing
observatories)全天候24小時不間斷地觀測太陽,密切關注危險活動的早期跡象。即使在火星上,「Perseverance毅力號」火星車也始終專注於太陽,監測背面是否有太陽黑子(sunspots)。
**歐洲太空總署的「警戒號」(Vigil)任務計畫於2031年發射,將在拉格朗日L5點部署一個專用的太空天氣觀測站。這獨特的觀測點可望提升地球及未來在地球磁場保護範圍之外執行任務時,對太空天氣的早期預警和預報能力。** 圖片來源:歐洲太空總署
同時,在地球上,密西根大學(University
of
Michigan)開發了一種機器學習模型,可以提前24小時預測太陽活動。這款人工智慧系統利用太陽動力學天文台(SDO)和太陽和太陽風層探測器(SOHO)數十年來觀測到的太陽影像進行了大量訓練,學會了識別危險太陽爆發前出現的模式和磁性活動。它擅長預測未來事件的機率,並與美國太空總署(NASA)超級電腦上運行的基於物理的模型相結合,後者用於估算風暴的持續時間和強度。這些模型共同作用,盡可能提前發出預警,以確保「阿爾忒彌斯2號」太空人的安全。
「我們請求NASA在任務期間為我們預留超級電腦上的3000個處理單元,以便模型能夠在每次發生太陽爆發時以最快的速度運行,」開發NASA委託的預測工具的空間天氣中心首席研究員趙璐璐(音譯)說道,「我們不能承受任何延誤,因為有害粒子到達地球的速度非常快。」
待續.........
April 10, 2026 阿爾忒彌斯計畫太空人如何免受危險太空輻射的侵害
NASA 終於揭曉:為何「月球門戶Lunar Gateway」計畫取消!真相究竟如何?像是猛然發現:你那雙嶄新的登山靴,鞋底竟然是用濕透的硬紙板做成的-Apr 24, 2026



















































































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