阿提米絲1號

**阿提米絲 1 號**（英語：Artemis I）是 NASA 的阿提米絲計畫的無載人試驗飛行，這是獵戶座飛船和太空發射系統重型火箭的首次綜合飛行。
阿提米絲 1 號於美國東部時間 2022 年 11 月 16 日凌晨 01:47:44（協調世界時凌晨 6:47:44）從甘迺迪太空中心成功發射。

阿提米絲 1 號發射地點為甘迺迪太空中心的 39B 號發射台，在獵戶座飛船執行的 26-42 天任務中，有 6 天是在月球軌道進行逆向環繞。該任務的後續任務為阿提米絲 2 號，使用太空發射系統火箭的第一次載人飛行測試。

阿提米絲 1 號的獵戶座飛船於 2021 年 10 月 20 日移至太空飛行器裝配大樓（VAB），這是 NASA 繼土星 5 號後進行的首次超重型運載火箭安裝。

## 任務過程

阿提米絲 1 號任務將使用太空發射系統的 Block 1 型號發射，該火箭由核心級和兩個五段式固體火箭推進器（英語：Solid rocket booster，SRB），以及一個上面級組成。核心級將使用太空梭上的四個 RS-25D 引擎。核心級和推進器在起飛時會共同產生 39,000 千牛頓的推力。上面級被稱為臨時低溫推進上級（英語：Interim Cryogenic Propulsion Stage，ICPS），其源自德爾塔 - 4 運載火箭上面級，由一台 RL10B-2 提供動力。

在入軌之後，上面級會點火進行地月轉移（英語：Trans-lunar injection，TLI），將獵戶座太空船和 10 顆立方衛星置入地月轉移軌道。獵戶座將與 ICPS 分離並前往月球，而 ICPS 將部署 10 個立方衛星，用於進行科學研究或技術論證。

獵戶座太空船將在太空中停留約 3 週，其中 6 天在月球遠距逆行軌道（英語：Distant retrograde orbit, DRO）上。其距月球最近時和月表相距 97 千米。

 
本表格為大略時間，僅供參考。

 

## 阿提米絲 1 號發射窗口期

## 歷史

### 地面試驗

由波音公司在米丘裝配厰承造的阿提米絲 1 號火箭核心級於 2019 年 11 月裝好四個引擎 ，並在一個月後宣佈完工。隨後，核心級運離裝配厰去向史坦尼茲太空中心進行「綠色運行」系列測試 (the Green Run test)，這個測試包含八個逐級複雜的試驗，它們包括：

1. 模態測試（振動測試）
2. 航空電子（電子系統）
3. 失效安全系統
4. 推進力（發動機不點火）
5. 推力向量控制系統（移動和旋轉發動機）
6. 發射倒計時模擬
7. 帶有推進劑濕式彩排
8. 發動機靜態點火八分鐘

### 組裝

2020 年 6 月 12 日，隨著固體火箭助推段從猶他州通過鐵路運抵甘迺迪太空中心，阿提米絲 1 號的發射準備工作正式開始。夏季末，運載火箭級適配器通過飛馬座駁船（英語：Pegasus barge）運抵發射場，並在組裝前被帶入太空飛行器裝配大樓進行儲存。

NASA 和地面系統承包商雅各布工程集團開始在太空飛行器裝配大樓的 High bay3 組裝阿提米絲 1 號，在 2020 年 11 月 23 日組裝了兩個後部固體火箭助推段。由於核心助測試在斯坦尼斯航天中心中延遲，組裝工作暫停後，於 2021 年 1 月 7 日恢復。2021 年 3 月 3 日，兩個固體火箭推進器在太空發射系統移動發射器上完成組裝。

阿提米絲 1 號獵戶座飛船在移交給探測地面系統後，於 2021 年 1 月 16 日開始在多負載處理設施中進行燃料和發射前服務。

任務中的太空發射系統核心級（CS-1）在成功的運行熱火測試（英語：hotfire test）後，於 2021 年 4 月 27 日通過飛馬座駁船抵達發射場。2021 年 4 月 29 日，它被移到太空飛行器裝配大樓的低艙進行整修和組裝準備。然後在 2021 年 6 月 12 日，該級與它的推進器組裝。2021 年 6 月 22 日，運載火箭級適配器（LVSA）被安裝在核心級上。ICPS 上級在 2021 年 7 月 6 日被組裝。在完成了臍帶縮回測試（英語：umbilical retract testing）和綜合模態測試後，2021 年 10 月 8 日，帶有 10 個次級有效載荷的獵戶座階段適配器被安裝在上層的頂部。2021 年 10 月 20 日，封裝在逃逸塔下的獵戶座太空飛行器被運到太空飛行器裝配大樓並組裝在太空發射系統火箭的頂部，完成了 High Bay-3 的阿提米絲 1 號飛行器的組裝。在綜合測試和檢查期間，四個 RS-25 引擎控制器中的其中一個出現故障，需要進行更換，隨後火箭的第一次推出也被推遲。

### 發射準備活動

2022 年 3 月 17 日，阿提米絲 1 號首次從車輛裝配大樓的 3 號高台推出，以進行發射前的濕式彩排（英語：wet dress rehearsal）。

在 4 月 3 日的首次濕式彩排（英語：wet dress rehearsal）嘗試中，由於移動發射器的增壓問題，測試被取消。4 月 4 日，在氣態氮供應不一致、液態氧溫度以及測試前未關閉的排氣閥等問題之後，完成測試的第二次測試被取消。

在第三次測試的準備過程中，ICPS 上面一級的氦氣止回閥被來自火箭的一個臍帶臂（英語：umbilical arms）的一塊橡膠卡住了，迫使測試人員推遲測試為該級提供燃料，直到該閥門可以在太空飛行器裝配大樓更換。火箭的液氧箱成功地開始裝載。然而，在核心級裝載液態氫的過程中，在尾部服務桅杆的臍帶板上發現了泄漏，迫使測試再次提前結束。

NASA 選擇將火箭運回太空飛行器裝配大樓，以修復氫氣泄漏和 ICPS 止回閥，同時升級 39B 平台上的氮氣供應問題，因為之前的三次濕式彩排都出現了長時間的中斷。阿提米絲 1 號於 4 月 26 日被送回太空飛行器裝配大樓。

在維修和升級完成後，阿提米絲 1 號飛行器於 6 月 6 日第二次被推出到 39B 平台以完成餘下測試。

在 6 月 20 日的第四次濕式彩排測試中，火箭成功地在兩級上裝滿了推進燃料，但由於尾部服務桅杆臍帶的快速斷開處出現了氫氣泄漏，倒計時無法達到計劃的 T-9.3 秒，並在 T-29 秒時自動停止。NASA 任務經理很快確定他們已經完成了幾乎所有計劃的測試目標，並宣布濕式彩排（英語：wet dress rehearsal）程序結束。

7 月 2 日，阿提米絲 1 號被運回太空飛行器裝配大樓，為發射做最後的準備，並修復了快速斷開的氫氣泄漏，預備在 8 月 29 日和 9 月 6 日之間的窗口進行發射。

### 發射嘗試及維修

8 月 29 日，NASA 在 12:44UTC，即發射窗口開始 11 分鐘後，在 twitter 宣佈因爲排氣管問題取消發射。火箭發射推遲至 9 月 2 日。

9 月 3 日，由於發動機冷卻管線的液氫洩漏問題依舊無法解決；NASA 在倒數 2 小時 28 分 53 秒之際宣布再度取消發射。在 18:26EST 宣佈因為無法通過快速克服氫氣洩漏，可能需要回廠整修，預計需時 25 天，因此停止在九月初嘗試發射。NASA 表示發射臺地面側板和火箭側板之間有空腔洩漏液態氫，重新安裝密封件的三次嘗試均未成功。但是因爲發射窗口時間有限，可能需要儘快完成所有檢修以趕上 9 月 19 日至 10 月 4 日間的發射窗口。

9 月 6 日，NASA 宣佈會將阿提米絲 1 號移至 VAB 上，直接維修及更換問題部件，不需要運回組裝廠，但是需要在其上建設一個外圍，以保護部件免受天氣入其他環境條件，並使工程師能從事測試。

9 月 24 日，NASA 宣佈因擔心熱帶風暴伊恩吹襲發射中心所在的佛羅里達州，決定第三度推遲原定 9 月 27 日的發射任務。

### 發射

2022 年 11 月 16 日 1 時 47 分 44 秒，阿爾忒彌斯 1 號從甘迺迪太空中心 39B 號發射場成功發射。12 月 5 日，獵戶座飛船近距離飛越月球，之後開啟返程飛行，11 日返回地球並落入太平洋。

## 獵戶座載荷

獵戶座為阿提米絲 1 號的運載火箭，除了繞月任務外還會有其他實驗衛星一同發射。

NASA 與德國航空太空中心（DLR）和以色列航天局（ISA）合作，與 StemRad 公司和洛克希德 - 馬丁公司一起進行 Matroshka AstroRad 輻射實驗（MARE），該實驗將測量阿提米絲 1 號上的輻射劑量殘留，並測試 AstroRad 公司的輻射背心在低地球軌道以外輻射環境中的有效性。過去的輻射屏蔽策略依賴於太陽風暴庇護所，當太陽風暴爆發時，太空人可以在其中尋求庇護，而 AstroRad 的人體工程學設計提供了一個移動保護系統，其屏蔽係數與風暴庇護所相似，但是不會妨礙太空人執行任務的能力。

另外，無人駕駛的阿提米絲 1 號獵戶座飛船的乘員艙將包括兩個女性人體模型，它們將暴露在月球軌道沿線的輻射環境中，包括太陽風暴和銀河系宇宙射線。其中一個人體模型將用 AstroRad 背心進行保護，另一個將不作任何保護。這些模型提供了精確測量輻射暴露的機會，不僅在身體表面，而且在人體內部敏感器官和組織的確切位置。輻射暴露將通過實施被動和主動劑量計來測量，這些劑量計被分布在模型內部的敏感組織和高幹細胞濃度的位置。MARE 的結果應使獵戶座成為其他科學實驗的平台，為深空探索提供準確的輻射風險預測，並驗證 AstroRad 背心的保護性能。在太空艙內還將有一份由未來工程師為 NASA 舉辦的月球艙論文競賽的 14000 份參賽作品的電子版。

十個低成本立方星將作為任務附帶的有效載荷飛行，安裝在獵戶座的適配器上。它們都具有六個單元配置，並且將駐留在將部署它們的運載火箭的第二級頂部的適配器內。到 2021 年 10 月，最終在適配器上安裝了 10 顆立方星。其中 2 顆由 NASA 的 NextSTEP 計畫挑選，3 顆由人類探索與行動任務局挑選，2 顆由科學任務理事會選擇，3 顆來自 NASA 國際合作夥伴提交的申請。這些立方體衛星是：

* ArgoMoon 由 Argotec 設計並由義大利太空總署（ASI）協調，旨在對獵戶座的臨時低溫推進階段（ICPS）進行成像，以獲取任務數據和歷史記錄。它將展示小型太空飛行器在 ICPS 附近機動和操作所必需的技術。
* BioSentinel 是一項天體生物學實驗，它將使用酵母作爲實驗體，來測量和比較深空輻射在低地軌道以外的其他軌道，在較長的時間尺度下對生物的影響。
* 由美國西南研究院設計的 CuSP 將研究來自太陽的動態粒子和磁場，驗證以網絡跟蹤太空天氣概念的可行性。
* 月球冰立方（英語：Lunar IceCube）是莫爾黑德州立大學設計的月球軌道飛行器，它將尋找來自低月球軌道的月球水冰的更多證據。
* 月球極地氫測繪儀是亞利桑那州立大學設計的月球軌道器，將繪製月球南極附近隕石坑內的氫圖，跟蹤水等富氫化合物的深度和分布。它將使用中子探測器來測量與月球表面材料相互作用的中子能量。它的任務計劃持續 60 天，並執行 141 次月球軌道。
* Near-Earth Asteroid Scout 是可控太陽帆飛行器的概念驗證實驗，太空飛行器將通過近距離飛越近地小行星（≈10 公里，6.2 英里），並使用高分辨率科學級單色相機測量近地小行星的物理特性來實現觀測。將根據發射日期、飛行時間和交會速度確定各種潛在目標。
* 由 JAXA 設計的 OMOTENASHI 是一種用於研究月球輻射環境的著陸器探測器。
* 由日本 JAXA 與東京大學設計的 EQUULEUS 將對地球的電漿層進行成像，以研究地球周圍的輻射環境，同時展示用於地球和月球之間空間軌跡控制的低推力機動。
* LunIR 是洛克希德・馬丁公司設計的太空飛行器，用於飛越月球並收集表面光譜和熱成像。
* Team Miles 將在日心軌道上演示長距離通信，並展示使用混合離子推進器的低推力軌道控制技術。由佛羅里達州坦帕市的 Fluid and Reason 公司設計。

由於以下衛星錯過了阿爾忒彌斯 1 號發射窗口，因此有 3 個立方衛星接口中沒有對應衛星，分別是：

* Cislunar Explorers 計劃展示電解水推進和行星際光學導航繞月球運行的可行性。它是由紐約的康奈爾大學設計的。
* lunar-flashlight（月球手電筒）是一種月球軌道飛行器，它將尋找裸露的水冰，並在月球南極永久陰影區域內以 1-2 公里（0.62-1.24 英里）的尺度繪製其濃度圖。
* Earth Escape Explorer 日心軌道上的長距離通信。它是由科羅拉多大學博爾德分校設計的。

除了這些具功能性的有效載荷外，阿提米絲 1 號還將發射來自世界各地承包商和航天機構的紀念貼紙、種子和旗幟。

## 注釋

## 參見

* 阿提米絲任務列表

## 參考資料