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NASA将在2027年发射阿尔忒弥斯III任务时进行一场全面的载人重返月球预演，在低地球轨道上测试猎户座飞船与商业月球着陆器之间的交会和对接操作，随后于次年实施载人月面着陆。
NASA于7月15日详细公布了这项演示任务，四名宇航员将搭乘太空发射系统火箭升空，并与SpaceX和蓝色起源正在建造的月球着陆器测试版本进行对接练习。与原本计划登月的阿尔忒弥斯III方案不同，修订后的任务将宇航员留在地球轨道上，以验证关键系统和程序，为定于2028年的阿尔忒弥斯IV着陆做准备。
“这将是一场精心编排的舞蹈，涉及多个发射台的严苛发射序列，以及对我们地面和飞行机组同样严苛的任务操作，使其成为NASA有史以来承担的最复杂、最雄心勃勃的任务之一，”NASA阿尔忒弥斯项目经理杰里米·帕森斯表示。”这项演示任务将为我们下一次巨大飞跃奠定基础。”
两艘着陆器，一项任务
该任务涉及在短时间内从多个发射台进行三次独立的火箭发射。蓝色起源的测试飞行器首先搭乘新格伦火箭发射，可以在轨道上停留长达30天，同时地面团队进行检测。随后，四名宇航员搭乘猎户座飞船，从肯尼迪航天中心39B发射台的太空发射系统火箭上升空。蓝色起源对接阶段结束后，SpaceX的星舰测试箭搭载超重型火箭发射，与猎户座会合，进行第二轮对接测试。
SpaceX将飞行基于最新第3版设计的星舰载人着陆系统测试版本，对接系统安装在这艘长52米（171英尺）飞船的头部。宇航员在阿尔忒弥斯III期间不会进入星舰测试箭，但NASA和SpaceX将评估猎户座与星舰集成堆栈的表现，包括可控性和通信测试。
蓝色起源的蓝月Mark 2测试着陆器更接近完全可操作的载人飞行器。它配备航电设备、飞行软件、控制系统、环境控制和生命支持系统（ECLSS）以及乘员舱。最多两名身着橙色猎户座乘员生存系统航天服的机组人员将打开舱门进入蓝色起源测试着陆器，评估舱内环境。着陆器还携带了一个仪器化的舱外航天服质量模拟器，类似于阿尔忒弥斯I上飞行的月球假人，提供乘员舱内状况的实时反馈。
“着陆器原型设计将为未来的开发工作提供参考，并将在未来一年内继续完善，”位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心NASA载人着陆系统项目经理史蒂夫·克里奇表示。
关键的风险降低步骤
NASA将阿尔忒弥斯III描述为一项降低风险的任务，旨在在宇航员承诺进行月面着陆之前消除技术不确定性。在地球轨道演示期间收集的数据将补充两家公司计划在月球进行的无人测试飞行，建立对航天器和运载火箭的信心。
对接测试复制了为未来载人月面着陆规划的相同操作配置，猎户座充当追赶航天器，着陆器作为目标。在第一阶段，猎户座将与蓝月测试着陆器相邻对接在乘员舱旁，猎户座的飞行软件控制对接堆栈。分离后，猎户座将与更大的星舰测试箭机头对机头对接，SpaceX的软件将控制该部分任务。
两家公司已在各自的地面完成了对接硬件鉴定。SpaceX于2023年验证了其星舰对接系统，而蓝色起源今年早些时候完成了其增压对接系统的开发地面测试。NASA将在允许宇航员接近之前对两艘测试着陆器进行全面验证，确保飞行器满足功能、性能和安全要求。
“每个载人着陆系统供应商对阿尔忒弥斯III任务采取了不同的方法，”克里奇表示。”最终，SpaceX和蓝色起源提出了一系列激进的目标和目的，旨在补充即将在月球进行的无人演示任务，以便我们能够在载人着陆前获得对航天器和运载火箭的理解和信心。”
地面团队的演练
除了轨道机动之外，阿尔忒弥斯III还作为NASA地面操作的全压力测试。双发射活动考验着全国多个地点的地面处理人员、发射台团队、控制中心、网络和数据交换。在几天内从不同发射台发射三枚世界上最强大的火箭，这是自阿波罗时代以来NASA从未面临过的后勤挑战。
三枚火箭都受益于比月球任务允许的更频繁的发射机会。猎户座将在约430公里（230海里）高度的圆形轨道上飞行，这一剖面让两艘商业着陆器都能在一次发射中到达指定高度。这个轨道在任何飞行器遇到延迟时也提供了更大的灵活性。
阿尔忒弥斯III的机组人员包括指挥官兰迪·布雷斯尼克、欧洲空间局的飞行员卢卡·帕尔米塔诺，以及任务专家安德烈·道格拉斯和弗兰克·鲁比奥。四名宇航员将在轨道上花费大约两周时间进行对接操作，然后返回太平洋溅落。
为阿尔忒弥斯IV铺平道路
2027年的演示任务直接支持阿尔忒弥斯IV，该任务目前计划于2028年作为阿尔忒弥斯计划的首次载人月面着陆。从地球轨道测试中吸取的经验教训将反馈到两个商业着陆系统的最终设计和操作中，帮助确保当宇航员下降到月球表面时，他们搭乘的是已经在外太空证明过自己的飞行器。
对于SpaceX来说，星舰测试箭提供了一个早期机会，以在地面上不可能实现的规模和复杂性验证猎户座-星舰集成堆栈。对于蓝色起源来说，让宇航员进入并评估蓝月舱的机会标志着朝着认证该飞行器执行首次月球着陆任务迈出了重要一步。
NASA的双供应商策略，将载人着陆系统合同授予SpaceX和蓝色起源，确保了冗余和交叉验证。如果一个系统遇到开发延迟，另一个系统提供了通往月球的路径。阿尔忒弥斯III演示任务是两艘飞行器首次搭载宇航员一起飞行，测试将定义阿尔忒弥斯月球探索时代的互操作性。
正如帕森斯所说：”NASA在系统工程与集成以及低地球轨道发射和任务操作方面的专业知识将把任务整合在一起。”
随着硬件已经在肯尼迪航天中心堆叠，两家商业供应商正在完善他们的测试箭，NASA所称的有史以来最复杂的载人航天飞行任务之一的各个部分正在就位。如果阿尔忒弥斯III在2027年成功，通往2028年月球的道路将变得更加清晰。
特色图片：作为阿尔忒弥斯III演示任务的一部分，蓝色起源的蓝月Mark 2载人着陆系统测试飞行器在地球轨道上与NASA猎户座飞船对接的概念图。图片来源：NASA