人類最遙遠的旅程，即將啟程

獵戶座太空艙的指揮艙設有五個觀景窗──與阿波羅號太空艙的數量相同。透過這些窗戶，懷斯曼此刻所見的不是廣袤的太空、地球，或是月球表面，而是一片模擬的星空。他正身處獵戶座太空艙的訓練模擬艙中，演練任務的其中一個環節，嘗試熟悉明年阿提米絲二號升空時，將會面臨的各種情境。

這四位太空人──指揮官懷斯曼、飛行員維克多．葛洛佛（Victor Glover），以及兩位任務專家：克莉絲蒂娜．科赫（Christina Koch）與來自加拿大太空總署（Canadian Space Agency）的傑瑞米．漢森（Jeremy Hansen）──自 2023 年 5 月名單公布以來，已經針對任務的每一個環節進行訓練。6 月正式開訓後，他們學習了如何操作太空衣──萬一太空艙失去氣壓，這些太空衣最多能讓他們生存 144 小時。

他們模擬過無數種可能出錯的狀況，從引擎失效到太空廁所故障，全都預先演練過。有一次，在一場長達 30 小時的模擬任務中，格洛弗甚至選擇留在獵戶座模擬艙內過夜，而不是和其他三位隊員一起回到休息區。他對《國家地理》說：「太空艙內的生命維持系統會發出像心跳一樣的聲音。」他想親身體驗，在那樣的環境中入睡是什麼感覺。

2022年，阿提米絲一號任務測試了美國航太總署的太空發射系統和獵戶座載人太空艙。這張照片拍攝於佛羅里達州甘迺迪太空中心的火箭組裝大樓。Photograph by Dan Winters, Nat Geo Image Collection

2022 年，阿提米絲一號在無人搭載的狀態下，成功測試了地面系統、運載火箭與太空船各項機能。而如今，阿提米絲二號即將載人繞月飛行，創下人類歷來最遠的太空飛行紀錄。

現在，這個歷史性時刻幾乎已近在眼前。官方預定的發射時間為 2026 年 4 月（具體日期尚未公布），但美國航太總署正悄悄朝著最早 2 月 5 日發射的目標努力。這次任務將由「太空發射系統」（Space Launch System，簡稱SLS）推進升空。這款超級火箭是美國航太總署為阿提米絲計畫量身打造，將載著太空人進入地球軌道。火箭分離後，獵戶座太空船的主引擎將啟動，讓太空船沿著月球進行一次遠距離的重力彈弓軌道飛行。阿提米絲二號任務預計歷時近 10 天，雖然不會登陸月球，卻將為未來的登月任務鋪路。真正踏上月球的重責大任，將交由預計在 2027 年中期執行的阿提米絲三號來完成。

「每一天都變得更加真實，我們也有愈來愈多機會，和即將一同執行任務的夥伴進行實際的任務訓練。」科赫在8月初的新聞發布會上表示。

隨著發射日期逐漸逼近，葛洛佛告訴《國家地理》，他正全神貫注於這次任務。「對我來說，情緒是一種干擾，」當被問到有多興奮時，葛洛佛說：「等我們完成任務後，再來問我這個問題，到時候我會把所有感性的回答都告訴你。

但為什麼阿提米絲二號如此重要，儘管它並沒有要在月球著陸？簡單來說：它將開啟人類探索宇宙的全新時代。

阿波羅計畫的目標是把人類送上月球表面，卻沒有設計要讓人太空人長期留駐。「與阿波羅不同，這次我們登月的目的是要留下來，」美國航太總署探索系統發展任務處代理副處長蘿莉．格雷斯（Lori Glaze）表示：「我們希望在月球上建立長期據點，未來多年能夠經常往返，真正學會如何在這個遠離地球的環境中生活與工作。」

阿提米絲二號是邁向未來的下一步。

阿提米絲一號與二號是為了開啟人類探索新篇章而進行的測試飛行任務

「阿提米絲」這個名字來自希臘神話，是太陽神阿波羅的雙胞胎妹妹。這項計畫的籌備已經歷數十年，其種子可追溯至 2004 年啟動的「星座計畫」（Constellation Program）。當時，美國航太總署開始研發獵戶座太空船與太空發射系統，目標是讓人類重返月球。 雖然星座計畫最終在 2011 年遭到取消，相關技術與研發卻並未完全中止。當美國航太總署在 2017 年宣布啟動「阿提米絲計畫」，並將其納入「從月球邁向火星」（Moon to Mars）的大戰略時，原有的設備得以重新啟用與整合。

這個計畫的首次任務──阿提米絲一號──於 2022 年 11 月 16 日成功發射升空。 這次無人飛行的目的是測試相關裝備，整體來說非常成功。從升空時震耳欲聾的轟鳴聲，到第二級火箭與獵戶座太空艙在地球軌道上順利分離，太空發射系統全面達標，甚至超越了美國航太總署的所有預期。

不過，獵戶座的表現則稍有變數。太空艙的熱防護罩出現了意料之外的問題。

2022年12月11日，阿提米絲一號任務的獵戶座太空艙成功地被美國航太總署和美國海軍固定，並運送到墨西哥下加利福尼亞州（Baja California）外海的波特蘭號（USS Portland）軍艦。Photograph by Caroline Brehman, Pool/AFP/Getty Images

獵戶座是一個錐形太空艙，在重返地球大氣層時，會以鈍端朝向大氣層，以承受強烈的熱與摩擦。這個位置裝有熱防護罩，由一種名為 Avcoat 的材料製成。這種消蝕型材料會隨著太空艙進入大氣層時逐漸消蝕、融化，藉此帶走高溫，保護太空艙和內部乘員不受極端的高溫影響。

理論上，消蝕型熱防護罩應該如此運作。然而，阿提米絲一號任務結束後，工程師發現熱防護罩的消蝕情況並不均勻，部分區域出現燒焦、塊狀剝落，甚至形成了小孔。

這項發現直接導致阿提米絲二號的發射延後。 該任務原定最早於 2025 年 9 月升空。 「每當談到火焰、重返大氣層、熱防護罩或降落傘，這些都是風險極高且不容出錯的系統，」太空人葛洛佛在 8 月的新聞發布會上表示：「它們必須百分之百運作正常。」

儘管如此，可以確定的是：如果阿提米絲一號任務中有太空人乘坐獵戶座太空船，他們也會完全安全。艙內的溫度變化微乎其微，幾乎無法察覺。但鑑於美國航太總署曾歷經「挑戰者號」（Challenger）與「哥倫比亞號」（Columbia）的重大災難，機構內部的安全文化要求研究人員必須徹底查明問題的根本原因。

經過數月的深入研究，包括針對 Avcoat 材料進行實地測試，並在高超音速風洞與加熱實驗設施中進行模擬，美國航太總署最終成功解決了這項技術難題。

簡單來說，熱防護罩的消蝕材料太不透氣，導致在阿提米絲一號執行獨特的「跳躍式再入」（skip entry）大氣層過程中，因內部氣體無法釋放而累積壓力。「跳躍式再入」是指進入大氣層後又短暫向上離開大氣層，隨後再次進入，類似打水漂時石頭在水面上跳躍一樣。阿提米絲一號是首次嘗試這種操作的任務，其主要優點是能有效降低太空船從月球返回地球的高速衝擊。同時，這種再入軌跡也讓獵戶座太空船在進入地球大氣層後能夠飛得更遠，從而更容易精確地降落在預定的海上著陸點。然而，在大氣層跳躍期間，Avcoat 材料內部積聚的氣體造成壓力上升，最終導致熱防護罩出現裂縫。

阿提米絲二號指揮官里德．懷斯曼在德州休斯頓（Houston）的太空船模擬艙內進行訓練。Photograph by Mark Sowa, NASA/JSC

任務專家克莉絲蒂娜．科赫在訓練時離開獵戶座太空船的模擬艙。Photograph by Mark Sowa, NASA/JSC

加拿大太空總署（Canadian Space Agency）的任務專家傑瑞米．漢森在進行回收程序練習後，坐在一艘船上。Photograph by Isaac Watson, NASA

阿提米絲二號飛行員維克多．葛洛佛在模擬獵戶座太空艙內，接受「入軌後與再入準備」（Post Insertion and Deorbit Preparation）訓練。Photograph by Mark Sowa, NASA/JSC

經過所有測試，美國航太總署確認阿提米絲二號可安全使用現有的熱防護罩，但決定採用改良過的「高升軌跡」（loft trajectory）來取代跳躍式再入。獵戶座計畫經理霍華德．胡（Howard Hu）表示，因為減少了熱防護罩的壓力和再入時的高溫，他現在「完全」有信心阿提米絲二號的熱防護罩將如預期般順利運作。

但工程師們還得解決其他問題。阿提米絲二號的測試顯示，獵戶座太空艙內部的一些電池無法應付緊急中止狀況。此外，艙內部分閥門電路也出現故障，必須進行更換。

這些問題凸顯了為什麼阿提米絲一號和二號如此重要：它們的主要目的是提前排查未來月球登陸任務中可能出現的各種問題。

「這些都是測試飛行，」格雷斯說：「我認為這一點非常重要，讓大家明白我們前幾次飛行任務的目的，實際上是為了測試並驗證我們未來執行載人登月，甚至火星任務所需的各項系統。」

理解太空旅行對阿提米絲太空人所造成的影響，對未來的火星任務來說非常重要

我們還不知道阿提米絲二號的確切發射時間。這類飛行任務高度依賴一切都按照計畫進行──包括太空人的身體健康、硬體和軟體的表現，以及天氣狀況。它可能會在白天清晨發射，也可能像阿提米絲一號那樣，在夜晚的黑暗中劃破天際。

但發射之後的任務流程已經確定：從佛羅里達州甘迺迪太空中心（ Kennedy Space Center）的39B發射台成功升空後，巨大的太空發射系統火箭的第一節將與太空船分離。接著，獵戶座太空艙將繞地球飛行兩圈，先進入一個每90分鐘繞行一圈的低軌道，然後再轉入較高的軌道，並拋棄太空發射系統的第二節火箭。

在接下來的近24小時內，地面任務控制中心與太空人將檢查獵戶座太空船的所有系統，從生命維持系統到通訊設備，確保一切運作正常。完成全面檢查後，太空人將啟動獵戶座服務艙的主引擎，將太空船送入繞月的「彈弓軌道」。

阿提米絲二號預計將花費約四天的時間抵達月球，然後再用約四天返回地球。在這段期間，太空人將持續評估太空船系統的表現，並進行各種緊急應變演練。

他們的身體狀況也將接受各項測試，以協助深入了解太空探索對人體的影響。美國航太總署人類研究計畫的首席科學家史蒂芬・普拉特斯（Steven Platts）表示：「我們將人類視為太空船的一個系統。這趟任務中最複雜的機器就是人類，而我們需要像了解其他系統一樣，徹底掌握這個系統的運作情形。」

太空飛行可能以多種方式影響人體健康，包括手眼協調、空間感知、視力、骨質密度與肌肉質量的下降。生理時鐘可能被打亂，而長時間處於狹小、封閉的空間中，也會對心理健康造成挑戰。

阿提米絲號訓練艙（Artemis Training Capsule），設於德州休斯頓的詹森太空中心（Johnson Space Center），此為艙內拍攝視角。Photograph by Dan Winters, Nat Geo Image Collection

阿提米絲號訓練艙外部拍攝視角。Photograph by Dan Winters, Nat Geo Image Collection

獵戶座太空艙的生活空間僅約 9.3 立方公尺，非常狹窄──大約相當於一輛大型廂型貨車的貨物空間。這樣的空間卻要容納四名太空人一起生活、工作與睡覺近 10 天，本身就是一項科學實驗：太空人要如何適應如此侷促的環境？

「我們在這次任務中安排了三項由太空人參與的人體實驗。」普拉特斯補充道：「四位太空人都自願參與所有三項研究，所有人體實驗都是完全自願的。」

其中一項實驗是透過一系列的問卷調查，評估太空人在狹小空間中的心理狀態與睡眠模式。這對太空任務來說一向是重要議題，但由於阿提米絲二號是自1972年以來首次載人飛離地球軌道，這次所蒐集到的「基準數據」更顯得意義重大。美國航太總署多年前就已在地球上的封閉模擬環境中展開相關研究，以探討長途太空飛行對心理健康的影響，而這次任務則提供了首度在太空中實測的珍貴機會。

另外兩項實驗則著重於太空飛行對人體生理的影響。科學家將在任務前後抽取太空人的血液與「濕唾液」樣本，以分析生物標記與荷爾蒙的變化。在太空飛行期間，太空人會使用特製的吸附紙自行採集「乾唾液」樣本並保存於小冊中。研究人員日後可將這些樣本重新加水還原，並與任務前後的樣本進行比較分析。

此外，太空人還會在任務前後進行一項障礙測試，用以評估在長時間處於微重力環境後，平衡感是否出現變化，測試內容包括手眼協調、身體穩定性等。普拉特斯對這項實驗感到特別興奮，因為這將是首度針對曾離開地球軌道的太空人進行這類測試。

「這項障礙測試有助於模擬太空人必須自行離開太空艙的情境，」普拉特斯解釋道：「我們著眼於未來的登月任務，甚至是火星任務，屆時他們將需要在沒有地面團隊協助的情況下，自主脫離太空艙。」他特別關注的是當太空人從地球重力轉換到太空的微重力，再到月球的六分之一重力時，身體會產生哪些變化。美國航太總署已經從眾多低地球軌道任務中累積了大量關於第一階段重力轉換的經驗，但這次障礙測驗將為後續更複雜的重力環境轉換建立關鍵的基準數據。

在任務中最遠的距離，阿提米絲二號的太空人將飛行至月球背面之外約 9000 至 1 萬 6700 公里（實際距離將取決於發射日期），繞月球畫出一個「8」字形軌道，採取自由返航軌道返回地球。

這個距離非常關鍵──太空人將不再受到地球磁場的輻射保護。輻射暴露可能增加罹患癌症與其他退化性疾病的風險。對於像阿提米絲二號這樣的短期任務而言，風險或許不大，但隨著未來前往月球甚至火星的任務時間延長，這些風險將隨之增加。

一名技術人員在位於阿拉巴馬州亨次維（Huntsville）的馬歇爾太空飛行中心（Marshall Space Flight Center），進行太空發射系統的航電硬體維修工作。Photograph by Dan Winters, Nat Geo Image Collection

「阿提米絲二號將讓我們首次獲得人類在深太空輻射環境下的生物資料。」美國航太總署生物與物理科學部門（Biological and Physical Sciences Division）主任麗莎・卡內爾（Lisa Carnell）說。「這是我們第一次能從健康的太空人身上收集數據，真正了解在這種輻射環境中會發生什麼事情。」

除了太空人本身之外，美國航太總署也將在阿提米絲二號任務中搭載「虛擬太空人組織類比反應系統」（A Virtual Astronaut Tissue Analog Response，簡稱 AVATAR）──這是一種特製的 3D 人體組織晶片，大小如同 USB 隨身碟。卡內爾形容道：「它就像一個迷你的人體器官模型。」

這些人體組織晶片中內含特別培養的細胞，可模擬人體特定器官的結構與功能。它們可以像心臟一樣跳動，也能像肺部一樣呼吸。「我們會把這些晶片和太空人一起送上太空，觀察它們在高輻射環境下會產生哪些變化，」卡內爾解釋道。具體來說，阿提米絲二號將搭載模擬骨髓的 「虛擬太空人組織類比反應系統」晶片，因為骨髓對輻射極為敏感。

一旦研究人員掌握特定太空人對深太空旅行的生理反應，卡內爾和她的團隊將能為每位太空人量身打造「個人化醫療套組」，幫助他們抵抗輻射造成的影響。這只是阿提米絲二號為邁向火星任務所進行的前期準備之一。

人類能做到攝影機做不到的事？──辨識月球的顏色

那麼，阿提米絲二號任務有什麼亮點？當然就是觀察月球表面。

這次任務的太空人可能會看到人類前所未見的月球區域。威斯曼指出，他們觀測到的月球背面，最多可能有 60% 是人類從未見過的景色。由於這次繞月軌道的高度比阿波羅任務更高，太空人將能看到更遠、更完整的月球視角。

不過，他們實際能夠觀察月球的時間僅有短短三小時。為了善用這有限的時段，阿提米絲二號月球科學負責人凱爾西・伊凡斯・楊（Kelsey Evans Young）與同事諾亞・彼得羅（Noah Petro）正努力將最多的科學觀測任務壓縮安排進這段時間內。

彼得羅曾參與月球勘測軌道器（Lunar Reconnaissance Orbiter ，簡稱 LRO）的研究，也是阿提米絲科學團隊的一員。自2009年發射以來，月球勘測軌道器已經對月球表面進行了超過十年的拍攝，並繪製了整個月球表面。儘管如此，他仍然認為，讓人類親自觀察月球，將能帶來寶貴的科學發現。

人眼可以察覺到相機難以捕捉的微妙色彩和質地變化，這正是彼得羅希望太空人能觀察到的細節。「每位太空人對月球的觀察都不盡相同，」他說：「每雙眼睛都有其獨特之處。我們這次有四位太空人，每個人對色彩的感知可能都不一樣。」

科學家並不指望阿提米絲二號的太空人會有重大的新發現。他們的目標是透過太空人對月球色彩的觀察，為未來的探險任務提供指引。彼得羅表示：「讓受過專業訓練的人類雙眼登陸月球……我們將有機會看到那些過去可能被忽略的細節。沒有任何行星科學家應該認為，僅僅因為我們用機器繪製過地表，就對任何一顆行星的表面有全面且深刻的理解。我們擁有數據，但最終還是需要人類來加以詮釋。」

阿提米絲一號於2022年9月在甘迺迪太空中心的發射台上準備發射。阿提米絲二號的太空人將搭乘相似的火箭。Photograph by Dan Winters, Nat Geo Image Collection

為什麼我們要重返月球：為了認識自己與宇宙

1968 年的阿波羅 8 號，堪稱阿提米絲二號的前身。它是阿波羅 11 號登月任務前的測試飛行。那次任務的太空人是首批繞月飛行的人類。該任務的飛行員吉姆・洛威爾（Jim Lovell）是隊伍中最後一位在世的成員，並於今年 8 月逝世。隨著阿提米絲二號的發射日漸逼近，彼得羅也思考著那次歷史性任務的深遠影響，以及這幾十年來我們所獲得的寶貴經驗。

阿波羅 8 號教會我們如何送人類送上月球，並安全帶回地球。洛威爾、法蘭克・博爾曼（Frank Borman）與威廉・安德斯（William Anders）是首批親眼目睹月球背面的人。他們的描述為後來的登月任務奠定了基礎。這次任務還帶來了著名的《地出》（Earthrise）影像：藍色的地球從月球死寂的灰色地平線升起，這一瞬間徹底改變了我們對宇宙中自我位置的認知。

月球仍有許多未解之謎，其中最根本的問題與宇宙歷史有關。月球表面幾乎未曾改變，這讓科學家可以透過探測月球，了解數十億年前地球的樣貌。

但這不僅僅是關於歷史的問題。科學家還希望知道，月球極地陰影中的隕石坑是否真的含有水冰；或者月球的熔岩管是否適合用來建造地下基地，提供輻射保護。此外，稱為「風化層」的月壤還有許多未解之謎：能否從中提取資源？是否能用來建造永續的太空前哨站？美國航太總署的終極目標是學會如何讓人類在太空中生存、繁衍，而月球則成為我們最重要的老師。

「隨著我們了解得愈多，疑問也愈多，無知也跟著增加，」彼得羅說：「我們知道有許多假設會被推翻，這正是我們為何要繼續探索的原因。如果我們已經完全理解月球，那就沒有重返的動力了。」

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