Artemis 1 科学：登月任务将如何帮助人类探索深空

Artemis 1 的猎户座宇宙飞船穿越太空前往月球的插图。 （图片来源：美国国家航空航天局）

该任务配备了旨在帮助人类学习如何远离家乡茁壮成长的装备。

佛罗里达州卡纳维拉尔角——美国宇航局即将发射自著名的土星五号将阿波罗宇航员送上月球以来最大的火箭——而这也是这项新任务的发展方向。

该机构的太空发射系统(SLS) 火箭将于周一（8 月 29 日）在肯尼迪航天中心的 39B号发射台发射，发射时间为Artemis 1 号，该任务将派遣一艘猎户座宇宙飞船进行为期六周的无人飞行之旅月球轨道和返回。

美国宇航局计划利用阿尔忒弥斯任务——以希腊神话中阿波罗的妹妹命名——在月球上建立永久的人类存在，并教授该机构如何将人类送上火星。Artemis 1 将是 SLS 的第一次发射，也是美国宇航局猎户座太空舱的第二次发射。该任务是 Artemis 2 和 Artemis 3 的垫脚石，它将分别将人类带回月球轨道和月球表面。

虽然 Artemis 1 不会发射任何船员，但Orion不会是空的。事实上，太空舱中存放着一系列实验，旨在帮助宇航员在未来的阿尔忒弥斯飞行中保持安全——主要关注点是暴露于深空辐射。

共有 10颗立方体卫星搭乘 Artemis 1，其中三颗专注于辐射。其中包括用于测量粒子和磁场的“空间气象站”、将部署在地月拉格朗日点 2 以测量地球等离子层辐射的成像设备，以及对单细胞酵母的研究以观察深海辐射的影响。 - 对生物体的空间辐射。

其他立方体卫星将使用红外相机对月球表面进行研究，以寻找水以及月球南极周围永久阴影区域的近地表氢。一颗名为 NEA Scout 的立方体卫星将部署在地月轨道上，并用两年时间利用太阳帆技术来拦截和捕捉 2020 GE 的图像，这是一颗不到 60 英尺（18 米）宽的小行星。（NEA 代表“近地小行星”。）

绑在猎户座指挥官椅子上的是美国宇航局的“指挥官穆尼金坎波斯”，以阿波罗 13号登月舱的电力子系统经理阿图罗坎波斯命名，他帮助将这个陷入困境的任务安全带回地球。Moonikin Campos 配备了两个内部辐射传感器，并在人体模型的座位上嵌入了额外的传感器，以测量任务期间的振动和加速力。

月球人还将穿着美国宇航局新的猎户座船员生存系统套装。橙色飞行服类似于航天飞机任务中使用的类似套装，但有大量升级。在接受 Space.com 采访时，位于休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心猎户座新套装的副团队负责人 Kirstyn Johnson 描述了其中一些升级。

“很多[设计]已经根据现在猎户座车辆的制造方式以及我们与生命支持系统的交互方式发生了变化，”约翰逊说。Orion 的飞行服被设计为最多可佩戴 6 天，并且头盔上有一个饲管入口，因此宇航员不必为飞行服减压即可进食。

约翰逊说，这套衣服熟悉的橙色是“标志性的”，它能让救援队在飞行中发生紧急情况时更容易地发现宇航员。在 Artemis 1 上推出的套装非常适合 Moonikin，一旦开始为真正的宇航员组装套装，每件套装都将为佩戴者定制，而不是航天飞机时代的可比较的一码合一套装。

NASA 的“Moonikin Arturo Campos”正在执行 Artemis 1 任务。该人体模型配备了用于测量辐射水平以及振动和加速力的传感器。（图片来源：美国国家航空航天局）

另外两个仅躯干人体模型将陪伴 Moonikin Campos，以帮助进行机载辐射研究。被称为“幻影”的每一个都是由模仿人类骨骼和组织的材料构成的，以及成年女性特有的器官，例如易受辐射损伤的乳房组织和卵巢。

这些幻影有自己的名字，Helga 和 Zohar，每个都配备了 6,000 多个被动辐射探测器和 34 个主动辐射探测器。这对搭档将作为德国航空航天中心、以色列航天局和美国宇航局之间的国际研究伙伴关系——Matroshka AstroRad 辐射实验 (MARE) 的一部分。Zohar 将穿着 AstroRad 背心，该背心旨在让宇航员在太阳辐射事件期间离开猎户座和其他航天器的庇护区，同时保持对他们的保护。Helga 不会穿着 AstroRad 背心，研究人员计划在猎户座返回时比较 Helga 和 Zohar 之间的暴露率差异。

“MARE 实验的主要目标是评估 AstroRad 背心在保护宇航员免受太阳能粒子伤害方面的有效性……它将通过将受背心保护的 Zohar 吸收的辐射值与 Helga 的辐射值进行比较来完成，”Shirit 解释说AstroRad 产品总监施瓦茨在 8 月 17 日的新闻发布会上。

Thomas Berger 是德国航空航天中心 Helga 和 Zohar 的首席研究员。他希望幻影收集的数据有助于背心的持续发展。伯杰在电话会议上说：“因此，原则上，我们将利用猎户座中这两个模型的可能性来测量接收到的辐射负荷表，还要测试新的辐射防护措施的可能性。”

猎户座飞船本身也配备了几个辐射探测器。辐射区域监测器 (RAM) 由六个无源传感器组成，用于记录任务结束时的总辐射暴露量。欧洲航天局在整个船上放置了五个有源剂量计，以实时监测辐射水平。

Orion 辐射暴露预防系统的一个关键部分包括混合电子辐射评估器 (HERA)。HERA 旨在作为猎户座警告和警告系统的一部分，它可以提醒宇航员注意即将到来的太阳粒子事件，让机组人员能够抢先寻求庇护。

深空辐射不仅仅影响人类。生物实验 1 也被存放在猎户座上，它进行了四项调查，以研究辐射对植物和真菌的影响。NASA 生物与物理科学植物生物学项目科学家 Ye Zhang 参加了 8 月 17 日的新闻发布会，解释了该实验在推动人类寻求太空长期可持续性方面的作用。

“阿尔忒弥斯号任务上的这些调查将帮助我们制定未来的对策并确定开发可持续作物的战略，以及确保船员健康和生产力的科学进步，”张说。

该实验将重点关注种子营养价值的变化、真菌如何修复其 DNA、酵母适应性和藻类基因表达。研究人员希望观察这些不同的生物系统将导致人类在月球和火星上长期生存的能力的进一步创新。