归途或成“阿尔忒弥斯2号”任务中最危险环节

来源：纽约时报

美国国家航空航天局（NASA）承认，“阿尔忒弥斯2号”（Artemis II）飞船的隔热罩存在缺陷。

隔热罩是航天器底部至关重要的保护层，在航天器重返地球大气层时，它能保护航天器及其内部的宇航员免受高温炙烤。如果隔热罩失效，其下方的金属结构可能会熔化、破裂并解体。

而且，没有备用隔热罩，宇航员也无法逃生。

不过，NASA官员表示，尽管已知隔热罩存在缺陷，但他们相信，当四名“阿尔忒弥斯2号”宇航员于周五傍晚以近每小时2.4万英里的速度抵达地球，结束为期10天的往返月球之旅时，他们仍能安然无恙且舒适自在。

NASA局长贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）今年1月接受采访时表示，对隔热罩材料进行的大量分析和测试“让我们确信，我们能够以充足的余量执行此次任务”。

然而，前NASA宇航员、隔热罩专家查理·卡马达（Charlie Camarda）表示，NASA根本就不应发射“阿尔忒弥斯2号”。他说，该机构并不充分了解隔热罩可能失效的几率，而且到目前为止任务虽算成功，但宇航员仍可能因此次任务而丧生。

“我会祈祷一切顺利，”在“阿尔忒弥斯2号”发射前几天的一次采访中，他这样说道。

他凭直觉认为，宇航员安全返回的几率是95%。但这也意味着，有二十分之一的几率会发生灾难。

与之相比，国际航空运输协会（International Air Transport Association）计算出的死于商业航班事故的几率约为九百万分之一。

争议的核心在于，当无法得到明确、完美的答案时，需要多大的确定性。

在2022年绕月飞行的无人驾驶“阿尔忒弥斯1号”（Artemis I）任务中，名为“猎户座”（Orion）的飞船成功重返地球。如果当时有宇航员在飞船上，他们也不会察觉到任何异常。

但当飞船从海洋中被打捞上来时，其隔热罩——与“阿尔忒弥斯2号”飞船上的隔热罩设计相同——却意外地坑坑洼洼，还缺失了相当大的几块。

随后进行了为期两年的调查。NASA官员表示，他们的分析考虑了最坏情况下的各种可能。他们还说，这些调查结果，加上“阿尔忒弥斯2号”任务中宇航员返回地球时重返路径的改变，提供了很大的安全余量。

“阿尔忒弥斯2号”机组人员了解此次飞行的风险，也知道NASA是如何应对这些风险的。“实际上，在飞船建造的每一步，我们都在场，”去年9月，“阿尔忒弥斯2号”任务指挥官里德·怀斯曼（Reid Wiseman）这样说道。

卡马达博士反驳说，NASA仍然没有弄清楚“阿尔忒弥斯1号”任务期间发生情况的基本物理原理，因此无法真正说明最坏的情况可能是什么。

NASA官员淡化了对隔热罩的担忧。

2024年1月的一次新闻发布会上，现任NASA副局长阿米特·克沙特里亚（Amit Kshatriya）表示，“阿尔忒弥斯1号”飞船的隔热罩经历了“我们需要确保完全理解的意外现象”。不过，他说，从“热防护的角度来看，它的性能非常好”。

直到2024年5月，该机构监察长（一位独立监督员）的报告公布，“阿尔忒弥斯1号”飞船隔热罩的照片才进入公众视野。

隔热罩由一种名为Avcoat的材料制成，这种材料与50多年前“阿波罗”（Apollo）计划中使用的材料类似。按照设计，它在吸收重返大气层时的热量时，会逐渐碳化并烧蚀，从而防止热量传递到飞船的其他部分。

在对“阿尔忒弥斯1号”飞船隔热罩的调查中，工程师们得出结论：在隔热罩的某些部分内部，气体聚集，压力产生了裂缝，导致Avcoat块突然断裂，而不是缓慢而稳定地燃烧。

对于未来的任务，Avcoat的配方已经进行了修改，使其更具多孔性，以便内部被困的气体能够逸出。

这就留下了一个难题：“阿尔忒弥斯2号”该怎么办。

对于此次任务，使用原始配方的隔热罩已经完工并安装在了“猎户座”飞船上。更换隔热罩或整个飞船都会使发射时间进一步推迟。

于是，NASA的工程师们得出结论：采用更陡峭、更短的重返轨迹，将使飞船经历高温的时间最小化，从而有助于保障宇航员的安全。

去年12月从NASA退休的隔热罩工程师丹·拉斯基（Dan Rasky）与卡马达博士一样，反对这一决定。

“我给你打个比方，”他说，“如果你在高速公路上开车，轮胎的一部分开始脱落，你是继续开车，只希望一切正常呢？还是因为担心爆胎而靠边停车换轮胎呢？”

他说，不更换隔热罩就按原计划发射“阿尔忒弥斯2号”的决定“并不明智”。“实际上，这是鲁莽的。”

如果“阿尔忒弥斯2号”飞船的隔热罩表现和“阿尔忒弥斯1号”飞船上的一样好，宇航员就能毫无问题地在太平洋溅落。

但这种情况让人不禁想起NASA最黑暗的两天：1986年1月28日，“挑战者”号航天飞机在发射73秒后解体；2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机在从轨道返回时解体。

对于“挑战者”号和“哥伦比亚”号，在之前的航天飞机飞行中都曾出现过预警信号。但管理人员错误地认为，之前的任务都继续进行了，没有出现问题，因此感到安心，而没有紧急采取行动解决后来导致“挑战者”号和“哥伦比亚”号宇航员丧生的问题。

现在，对于“阿尔忒弥斯2号”及其有缺陷的隔热罩，关键问题是：裂缝会以灾难性的速度形成并蔓延吗？

精确计算这种可能性极其困难。

模拟航天器底部周围空气分子的超音速流动，对速度最快的计算机来说也是一项艰巨的任务。对于隔热罩，还必须考虑其他复杂现象：空气分子压缩产生的热量流动，以及Avcoat中裂缝形成和蔓延这一难以预测的过程，有时这个过程是突然的。

“我会做的是，我会花时间暂停一下，”卡马达博士说，“我会组建一个团队，开发一种真正的分析能力，”将所有基本的物理原理都纳入其中。

另一位前NASA宇航员、对材料特性有专长的科学家丹尼·奥利瓦斯（Danny Olivas）表示，NASA并没有这样做。

“查理百分之百正确，”奥利瓦斯博士说，“我们没有针对这个问题的基于物理原理的模型。由于这种材料的行为方式，这既不切实际，也几乎不可能实现。”

不过，奥利瓦斯博士表示，他最初对带着已知缺陷发射“阿尔忒弥斯2号”也有疑虑，但NASA所做的分析最终让他感到放心。

与卡马达博士不同，奥利瓦斯博士是受NASA招募，对该机构的调查进行独立技术审查的，他建议成立一个更大的外部专家小组，该机构也照做了。

奥利瓦斯博士说，NASA的模拟假设，如果Avcoat块内部的温度上升到一定水平，它就会开裂，而且如果开裂，一整块Avcoat就会从块体上脱落。这会在块体上形成一个空腔，使加热加速，从而导致另一层脱落。

即便有这些假设——奥利瓦斯博士称这些假设是“保守的”——重复进行的模拟，对各种重返情况进行了研究，结果发现，隔热罩仍有足够部分能保存下来，飞船也能完好无损。

另一项分析研究了如果一整块Avcoat脱落会发生什么。分析得出的结论是，隔热罩下方由碳纤维和钛制成的结构，将使乘员舱在重返过程中保持完好。

他说，NASA的工程师们很配合。

“我要告诉你们的是，每次我和别人交谈时，他们都会把‘哥伦比亚’号事故铭记于心，”他说，“他们感谢我督促他们。他们感谢我怀疑他们。他们感谢我基本上迫使他们证明这一点。”

他还说，他试图让任何可能因NASA领导层而不敢提出担忧的异议者能够联系到自己，但他没有收到任何人的消息。

奥利瓦斯博士说，这与他在“哥伦比亚”号事故后所遇到的文化截然不同。

今年1月，艾萨克曼邀请奥利瓦斯博士和卡马达博士参加了一天的技术报告会，会上NASA的工程师们解释了他们使用有缺陷隔热罩的理由。

卡马达博士并未被说服。“NASA肯定没有数据表明它是安全的，”他说，“我意识到，他们使用的是同样的有缺陷的思维方式和粗略的分析工具，与‘哥伦比亚’号和‘挑战者’号事故时类似。”

不过，对于奥利瓦斯博士来说，那次会议消除了他剩下的一些疑虑，他给怀斯曼发了一条短信，说自己相信NASA在降低“阿尔忒弥斯2号”机组人员风险方面做得很好。

“出于对他们的尊重，或者对他们家人的尊重，如果我不是这样想的，我不会告诉他们，”奥利瓦斯博士说，“我不会为了NASA而盲目盖章批准。”