乘員探索載具

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乘員探索載具（Crew Exploration Vehicle, CEV）是美國國家航空航天局「太空探索視覺」計劃的組成部分之一。為了設計出一款能夠將人類送往該計劃所設想之目的地，航太局在2000年代初舉辦了一場競標，最終勝出的設計方案便是後來的獵戶座飛船。

儘管這一概念最早是在20世紀90年代的「太空探索倡議」期間構想的，但其正式規劃始於2004年；請求最終啟動飛船設計競標的提案徵詢書於2005年3月1日簽署，隨後確定設計，關於其後續的設計與製造階段可參閱《獵戶座飛船》條目。

「獵戶座」曾是NASA為讓人類重返月球，進而前往火星及太陽系內的其他目的地的星座計劃中的一部分。在星座計劃被歐巴馬政府取消之後，該飛船曾一度被設想用於國際空間站上的緊急撤離任務，隨後又隨著後續重啟的一系列太陽系探索計劃草案而被保留下來，其命名也從「乘員探索載具」更改為「多用途乘員載具」（Multi-Purpose Crew Vehicle, MPCV）。

## 競標

該飛船的概念是時任美國總統喬治·沃克·布希於2004年1月14日在美國宇航局總部發表講話時正式宣布的。NASA於2004年12月9日發布了關於乘員探索載具的《工作說明書》（Draft Statement of Work）草案；僅僅一個多月後的2005年1月21日，NASA又發布了《提案徵詢書》（Request For Proposal, RFP）的草案，其最終版於2005年3月1日發布，要求潛在競標者在2005年5月2日前做出回應。

NASA原計劃在2008年9月1日之前，針對兩個不同團隊提出的CEV設計方案開展一項名為「太空飛行器技術飛行應用」（Flight Application of Spacecraft Technologies, FAST）的亞軌道或地球軌道飛行競標測試。但為了能讓CEV儘早投入使用，時任NASA局長麥可·D·格里芬（Michael D. Griffin）曾表示，NASA將於2006年為CEV項目選定一家承包商。在他看來，此舉既有助於消除太空梭於2010年退役與CEV於2014年首次載人飛行計劃之間原定的四年空窗期（通過讓CEV提早投入使用來實現），又能節省超過10億美元的資金用於CEV的研發工作。

2005年6月13日，NASA宣布選中的兩個競標團隊，其一是洛克希德·馬丁公司，其二是由諾斯羅普·格魯曼公司和波音公司組成的聯合團隊；負責CEV的後續研製工作。每個團隊均獲得了一份價值2800萬美元的合同並負責制定CEV及其運載火箭的完整設計方案直至2006年8月，屆時NASA將從中選定一家來負責製造CEV。此外，各團隊還需制定方案，規劃其各自的CEV方案將如何參與月球遠征任務部件的組裝，須為地球軌道集合、月球軌道集合或是直接起飛方案。這兩個團隊的組成情況如下：

- 諾斯羅普·格魯曼公司作為螺旋一號（Spiral One）、阿萊尼亞宇航公司、戰神公司（ARES Corporation）、德雷珀實驗室（Draper Laboratory）以及聯合發射聯盟（ULA）的分包商與波音公司展開合作
- 洛克希德·馬丁公司與EADS太空運輸公司（EADS SPACE Transportation）、聯合太空聯盟（United Space Alliance）、Aerojet公司、霍尼韋爾、軌道科學公司、漢勝公司及Wyle實驗室展開合作（於2006年8月31日被最終授予合同）。

每個由主承包商牽頭的團隊都包含若干個負責為執行月球探險任務的太空人提供設備、生命保障系統、火箭發動機及機載導航系統的分包商。根據「FAST」計劃進行的各個軌道或亞軌道飛行任務則會成為各團隊製造的CEV飛行器或整合了CEV技術的驗證機之間的同台競技。NASA 原本打算藉此通過FAST計劃，在相關硬體完成實際演示驗證後再選定最終負責建造CEV的獲勝方。雖然美國空軍常採用競飛的方式來選定軍用飛機，但NASA此前從未在授予合同時採用過這種做法。因此在時任局長格里芬已表示將放棄FAST模式後，NASA 轉而採取了更為傳統的方式，即根據各承包商提交的方案來選定飛行器。

2006年8月31日，NASA宣布將獵戶座飛船的設計與開發合同交給洛克希德·馬丁公司。據彭博新聞社報導，該社調查的五位分析師在合同授予的消息公布前曾預測諾斯羅普公司的團隊會勝出。蒂爾集團（Teal Group）的航太業分析師馬爾科·卡塞雷斯（Marco Caceres）此前曾預測洛克希德·馬丁公司會落敗，部分原因是該公司早先在耗資9.12億美元的X-33太空梭替代項目上遭遇了失敗；但在合同授予後，他則稱洛克希德·馬丁公司在X-33項目上的工作為其積累了推進系統和材料方面的近期研發經驗，這可能助其贏得了此次合同。根據《航空航天日報與防務報導》（Aerospace Daily & Defense Report）對一份關於說明合同授予理由的NASA文件摘要，洛克希德·馬丁公司的方案主要憑藉其更優的技術運用、更低且更切合實際的成本估算，以及在CEV項目第一階段中的出色表現而得以勝出。

洛克希德·馬丁公司計劃在德克薩斯州、路易斯安那州和佛羅里達州的相關設施內開展該型載人太空飛行器的製造工作。

## 方案

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### 最初設計

洛克希德公司提出的飛船方案起初是一種太空梭式的小型升力體設計，空間足以容納六名太空人及其裝備。據洛克希德·馬丁公司所述，這種類似飛機的設計使其在高速返回地球時的操控比以往的艙式飛行器更為容易。據法國《費加羅報》及《航空周刊與空間技術》雜誌報導，EADS太空運輸公司將負責與之相關的任務艙（Mission Module, MM）的設計與製造。洛克希德方團隊的負責人是克里昂·萊斯菲爾德（Cleon Lacefield）。

洛克希德·馬丁公司的CEV設計中包含了為近地軌道和載人月球任務而設計的多種模塊，以及一個發射中止系統。該發射中止系統是一個逃逸塔，類似於水星號、阿波羅號、聯盟號和神舟號飛船的設計（與之相反，雙子座號、企業號、以及直到STS-4任務為止的哥倫比亞號太空梭都曾使用彈射座椅）。它可以在任務發射段的任何一個階段進行中止程序。機組人員在發射期間將全程坐在救援艙（Rescue Module, RM）內。據《航空周刊和空間技術》雜誌報導，救援艙將有一個由強化的碳－碳複合材料製成的外部隔熱罩，下面還有一層冗餘的可復用氈織表面隔熱層以防 RCC出現故障。救援艙涵蓋了整個乘員艙（Crew Module, CM）的上半部分，而乘員艙本體則由救援艙和升力體結構的其餘部分所組成。乘員艙包括四名船員的居住空間。在緊急情況下，救援艙可從乘員艙的其餘部分中分離出來。救援艙最多可容納 6 名太空人，每排兩人，而乘員艙則擁有可供四名太空人5至7天的生活空間和食物。出艙活動可以在乘員艙進行，它可以降落在陸地或水上，並且可重複使用 5-10 次。

任務艙會在執行奔月任務時被加裝在CEV的底部，以為長時間的月球任務提供額外的消耗品儲備和活動空間。其還將提供額外的電力與通信能力，並配備用於對接月面接駁艙（Lunar Surface Access Module, LSAM）的接口。推進艙，也稱地月轉移注入艙（Trans-Earth Injection Module, TEIM）將位於整個CEV飛船的最底部，負責執行從月球返回地球的任務。據《航空周刊》（Aviation Week）報導，該艙段預計將配備兩台普惠公司的RL-10發動機。救援/乘員艙、任務艙以及地月轉移注入艙共同構成了洛克希德·馬丁公司的登月組合體。最初的設想是利用三枚獨立的「改進型一次性運載火箭」（Evolved Expendable Launch Vehicle, EELV）分別發射乘員艙、任務艙和地月轉移注入艙，即每次發射一個組件。除以上艙段之外，該飛船還需要額外的艙段來進入月軌飛行並完成登月。但這一方案後來根據下述的「改進徵集令」（Call for Improvements, CFI）要求進行了調整。

與當時廣為人知的洛馬公司版CEV設計不同，關于波音與諾格聯合提出的CEV設計幾乎沒有任何公開信息。但值得注意的是，波音公司此前為已取消的「軌道太空飛機」（Orbital Space Plane, OSP）項目公布的大多數設計方案在外形上都與阿波羅指令艙相似。據此波音的CEV設計很可能採用了太空囊構型，而非升力體或飛機式外形設計。

### 變更

時任NASA局長肖恩·奧基夫（Sean O'Keefe）的原先策略是將CEV的研製分為兩個截然不同的階段。第一階段包括CEV的設計工作，以及由潛在承包商完成的對其是否有能力以安全、經濟的方式研製該飛船的演示驗證。這一階段的進程涵蓋了從2005年提交投標書，到完成「太空飛行器技術飛行應用」任務（FAST，計劃於2008年9月前完成）並最終選定一家承包商的全過程。第二階段將在FAST任務完成後啟動並將涉及CEV的最終設計與製造。但繼任局長邁克·格里芬認為這一進度過於緩慢，因此對計劃進行了調整：NASA將在發布「探索系統架構研究」（Exploration Systems Architecture Study, ESAS）報告後，向洛克希德·馬丁公司和波音公司發出「改進徵集令」（Call for Improvements, CFI），要求其提交第二階段的實施方案。2006年8月31日，NASA選定洛馬公司牽頭的團隊為中標方。

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## 星座計劃之後

在審閱了奧古斯丁委員會報告並聽取國會證詞後，歐巴馬政府決定將星座計劃移出2011財年的美國聯邦預算。2010年2月1日，總統提交的預算案公布，其中未包含該計劃的任何資金；該預算案於2011年4月15日正式成為法律。但「獵戶座乘員探索載具」這一概念在星座計劃取消後得以保留，用於執行未來前往月球、近地小行星及火星的任務。其後來被更名為「獵戶座多用途乘員載具」（後綴由CEV調整為MPCV），因為它在被統一為單一固定型號後便不再保留最初提出的多種設計型號並存的方案。運載火箭也同步更改為新提出的太空發射系統。獵戶座MPCV是NASA當前阿爾忒彌斯計劃中的主要載人太空飛行器。該飛船於2022年搭載SLS火箭進行了阿爾忒彌斯1號任務的首次飛行，並於2026年4月通過阿爾忒彌斯2號任務完成了首次載人飛行。洛克希德·馬丁公司現已獲得製造至多12艘飛船的合同。

### 小行星重定向任務

小行星重定向任務（Asteroid Redirect Mission, ARM），也被稱為「小行星捕獲與利用」（Asteroid Retrieval and Utilization, ARU）及小行星倡議（Asteroid Initiative）是美國宇航局於2013年提出的一項太空任務。該任務中的「小行星捕獲機器人任務」（Asteroid Retrieval Robotic Mission, ARRM）太空飛行器將與一顆大型近地小行星會合，並利用配備錨定抓手的機械臂從小行星表面捕獲一塊4m大小的巨石。獵戶座飛船隨後會原計劃在2020年代中期的「探索任務5號」（Exploration Mission 5）期間前往月球軌道與其會合。任務方案後來進行了調整，改為將小行星拖至「探索門戶平台」（Exploration Gateway Platform）空間站，再由獵戶座飛船前往該空間站進行訪問。該計劃最終於2017年被川普政府取消。

### 阿耳忒彌斯計劃

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阿爾忒彌斯計劃是一項正在進行中的載人航天計劃，主要由美國宇航局、各個美國商業航天公司以及歐洲空間局、日本宇宙航空研究開發機構以及加拿大太空局等國際合作夥伴共同實施，其目標是在2028年前將「第一位女性和下一位男性」送上月球，具體著陸地點為月球南極地區。

NASA將阿爾忒彌斯計劃視為邁向在月球上建立可持續存在這一長期目標的下一步。而獵戶座飛船將作為主要的載人運輸與後勤補給載具。該飛船將先由太空發射系統的Block 1型火箭發射，後續則會改用「標準型SLS火箭」發射；在抵達月球軌道後，太空人乘組將換乘「載人著陸系統」前往月球表面，開展最終時長可達6周的考察活動。

## 外部連結

- NASA Orion Crew Exploration Vehicle - NASA webpage with status notes and news.