科技日报记者 张佳欣
按计划，美国国家航空航天局（NASA）“阿尔忒弥斯二号”任务的发射时间，不早于北京时间4月2日6时24分，发射窗口为2小时。这将是太空发射系统（SLS）火箭与“猎户座”飞船的首次载人飞行，也是自1972年阿波罗17号任务以来，人类时隔半个多世纪再次进入地月空间执行任务。
与以登陆为目标的阿波罗任务不同，“阿尔忒弥斯二号”的主要任务，是通过一次为期约10天的深空飞行验证飞船各项关键系统。据英国《自然》杂志报道，这次任务虽然不实施登月，但将在月球附近开展多项观测与生命科学研究，为后续载人登月任务提供重要科学和工程数据。
一段动画描绘了“阿尔忒弥斯二号”任务绕月飞行的旅程。（来源：美国国家航空航天局/约翰逊航天中心/戈达德太空飞行中心）
开展“器官芯片”科学实验
“阿尔忒弥斯二号”任务的一大重点是研究深空对人类健康的影响。此次宇航员将直接暴露于更强的宇宙辐射之下。飞船舱内安装了辐射传感器监测剂量，宇航员也将在任务前后提供唾液和血液样本，以评估免疫系统等生理变化。
本次任务中最前沿的人体健康研究是“器官芯片”实验。科学家将从宇航员捐献的血液中提取未成熟骨髓细胞，分别植入两块大小类似U盘的生物芯片中，一块随飞船进入深空，另一块留在地面作为对照。
这类芯片可以看作人体器官的“化身”。通过微流控技术，科学家能够在芯片上模拟大脑、肺、心脏、胰腺和肝脏等器官的结构和功能，从而观察人体细胞对辐射或医疗干预的反应。这项名为“AVATAR”（虚拟宇航员组织模拟反应）的实验有望为未来的载人登月任务提供信息，并帮助做好人类登陆火星的准备。
任务结束后，科学家将对每位宇航员的两块芯片进行比较，以评估深空环境是否导致更多DNA损伤、端粒变化或其他生物学影响，并将这些数据与宇航员健康状况进行关联分析。
NASA表示，骨髓是人体对辐射最敏感的组织之一，因此成为该实验的重点研究对象。器官芯片实验首席研究员、生物技术公司Emulate科学家大卫·周说：“这是首次在近地轨道之外开展此类研究。”如果实验取得成功，这类芯片未来有望用于宇航员个体化健康风险评估。
重申人类观测的独特价值
尽管无人探测器已获取大量月球数据，自动化探测技术亦快速发展，但人类亲身进入深空进行直接观察，仍具有独特的科学价值。
NASA戈达德太空飞行中心行星地质学家凯尔西·杨表示，与分析轨道探测器拍摄的影像相比，用肉眼观察月球，有时能更快获得重要科学信息。
她介绍说，NASA月球勘测轨道飞行器（LRO）自2009年以来一直在持续绘制月球高精度地图，但人类视觉系统能够即时捕捉颜色、亮度及细微地貌差异，而这些线索往往需要科学家花费数年时间分析探测器图像才能识别出来。
类似的科学发现在人类登月历史上已有先例。在阿波罗17号任务中，地质学家兼宇航员哈里森·施密特在月球表面发现异常的橙色土壤，后续研究证明这些物质是远古火山喷发形成的火山玻璃珠，这一发现为研究月球火山活动历史提供了重要证据。
在“阿尔忒弥斯二号”任务中，宇航员还计划拍摄地球从月球地平线升起的“地升”画面。这一经典影像最早由阿波罗8号任务拍摄，成为人类航天史上的标志性照片之一。科学家计划将此次影像与阿波罗时期照片进行对比，以研究半个多世纪以来地球表面的变化。
为登月进行技术验证
美国乔治·华盛顿大学太空政策研究所所长斯科特·佩斯在接受澳大利亚《对话》杂志采访时表示，“阿尔忒弥斯二号”的关键意义之一，是在真实深空飞行中全面检验“猎户座”飞船的生命保障系统。
执行此次任务的“猎户座”飞船，是NASA为新一代深空载人任务研制的飞船，可搭载4名宇航员，并配备更先进的生命保障和远距离通信系统，以支持更远距离的载人飞行。
按计划，飞船发射后将先在地球轨道运行两圈，以检查生命保障和通信系统状态，确认安全后再通过地月转移轨道点火进入深空。随后，飞船将用约4天时间飞向月球，并沿自由返回轨道绕月飞行。这种轨道设计利用月球引力完成转向，即使飞船推进系统出现异常，也能够依靠引力自然返回地球，被认为是一种相对安全的深空飞行方案。
不过，在整个任务过程中，风险依然存在。例如，远离地球磁场后，宇航员可能面临更高的宇宙辐射风险，而发射和再入阶段依然是风险最高的环节。
在返回阶段，“猎户座”飞船将以接近每小时4万公里的速度再入大气层，对隔热防护系统形成严峻考验。在此前无人测试任务中，工程人员曾发现隔热层出现多处异常磨损，目前NASA已通过改进结构和优化再入参数提升安全可靠性。
这些来自真实飞行环境的数据将为后续载人登月任务提供重要依据。按照计划，此后的“阿尔忒弥斯三号”任务才将真正尝试重返月球表面。因此，本次绕月飞行更像是一次在载人登月之前必须完成的“技术考试”。
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