2026年4月1日,NASA的太空发射系统将从肯尼迪航天中心升空,搭载四名宇航员踏上半个多世纪以来无人完成的旅程。阿尔特弥斯2号是自1972年12月阿波罗17号以来首次载人超越近地轨道的任务。在大约10天的时间里,船员将绕月球飞行并安全返回——在这段旅程的每一刻,他们的时钟都会以与地球上我们略有不同的速率运行。
创造历史的船员
阿尔特弥斯2号船员代表了从阿波罗时代的历史性转变。指挥官Reid Wiseman是一名海军试飞员和前国际空间站船员成员,他领导这次任务。飞行员Victor Glover曾在SpaceX Crew-1上飞行,将成为首位超越地球轨道的有色人种宇航员。
任务专家Christina Koch保持着女性最长单人太空飞行的纪录——2019-2020年在国际空间站上连续328天。她将成为首位飞往月球的女性。加拿大航天局宇航员Jeremy Hansen是前CF-18战斗机飞行员,作为首位加拿大人和首位非美国人离开地球轨道,完成了船员名单。
任务概况
阿尔特弥斯2号采用自由返回轨迹——这种飞行路径利用地球和月球的重力自然地将航天器引导回家,提供内在的安全保障。任务分阶段展开:
SLS火箭将猎户座发射到高地球轨道。系统检查后,猎户座的发动机启动,将船员送往为期四天的月球之旅。航天器将在月表上方约6,500英里(10,400公里)处飞行,然后折返地球。总任务时长约10天,最后在太平洋溅落。
在飞行过程中,船员将对猎户座的生命支持系统进行首次载人测试——环境控制、辐射监测、通信系统和应急程序,这些在NASA向月表派遣宇航员进行后续任务之前都必须完美运作。
实时时间膨胀
这是任务与宇宙根本特性的联系所在。当阿尔特弥斯2号船员穿过环月空间并接近月球时,他们将远离地球的引力井。爱因斯坦的广义相对论告诉我们,在引力场较弱的地方,时间流逝得更快——而月球的引力只有地球的六分之一。
这正是协调月球时间(LTC)设计用来考虑的效应。月球上或附近的时钟相比地球表面的时钟快约56.02微秒/地球日。在长约10天的阿尔特弥斯2号任务期间,船员的船载时钟将相对于地面时钟积累微小但实际存在的时间偏差。
阿波罗宇航员也经历了同样的相对论漂移,尽管他们没有理由精确测量它。对于阿尔特弥斯来说,精确计时至关重要。未来的任务将依赖同步时钟进行导航、通信调度,最终建立月球GPS网络。阿尔特弥斯2号是朝着这一基础设施迈出的第一步。
从阿尔特弥斯1号到阿尔特弥斯2号
阿尔特弥斯1号于2022年11月作为无人测试飞行发射,将猎户座送上环月25.5天的旅程。该任务验证了SLS火箭和猎户座的隔热罩,在以25,000英里/小时的速度重返时必须承受接近5,000华氏度的温度——这是任何载人航天器将达到的最快速度。
工程师们在阿尔特弥斯1号返回时发现了轻微的隔热罩烧蚀。NASA没有更换隔热罩,而是修改了阿尔特弥斯2号的重返轨迹,使用更陡的下降角来减少在热环境中的时间。地面测试证实这种方法在所有结构和热边界内。
阿尔特弥斯2号比阿尔特弥斯1号短——约10天对比25天——因为其主要目的是验证所有系统在人员在船上时正常工作。船员还将使用已用的上级阶段进行会合和接近操作演示,这是未来与月球门户对接所需的能力。
接下来会怎样
每次阿尔特弥斯任务都为月球上的持续人类存在而努力:
阿尔特弥斯3号目标定在2027年中期,将在近地轨道上测试与商业开发月球着陆器的会合和对接——SpaceX的星舰人类着陆系统和蓝色起源的蓝月亮。船员还将测试为月表操作设计的新型Axiom宇航服。
阿尔特弥斯4号计划于2028年或之后进行,预计将是首次在月球南极着陆宇航员并停留约一周的任务。到那时,对精密月球授时基础设施的需求将是迫切的——表面船员、轨道资产和地球任务控制都需要一个考虑相对论漂移的共同时间参考。
在月球时间中追踪任务
当阿尔特弥斯2号绕月球运行时,你可以使用本网站上的实时协调月球时间时钟跟踪任务。该时钟对UTC应用+56.02微秒/天的漂移率,累计自J2000.0纪元——这正是阿尔特弥斯2号船员在距地球比任何人在50多年里都要远的地方飞行时亲身体验到的相对论偏差。