Artemis 繞月計畫全流程:從地球到月球南極的每一站 - 太空科技封面圖
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Artemis 繞月計畫全流程:從地球到月球南極的每一站

逐站解析 Artemis II 繞月飛行、Artemis III LEO 對接測試、Artemis IV 首次登月的完整任務流程,含 NRHO 軌道參數與軌道力學數據。

2026年3月12日

什麼是 NRHO?Artemis 的月球軌道

Artemis 計畫選擇了一條非傳統的月球軌道——近直線暈軌道(Near-Rectilinear Halo Orbit, NRHO)。這不是一條普通的橢圓軌道,而是在地球與月球引力共同作用下形成的三體軌道,形狀像一條高度拉長的環。

NRHO 參數數值
軌道週期~6.5 天
近月點(北極上方)~3,000–3,250 km
遠月點(南極上方)~70,000–71,000 km
共振比9:2(每 2 個朔望月完成 9 圈)
駐留時間分布~70% 時間在某一極上方

為什麼選 NRHO?

優勢說明
低維持燃料近穩定軌道,軌道維持 Δv 極低
持續通訊與地球保持不間斷視線聯繫
低 Δv 登月前往月面(尤其南極)的 Δv 成本低
平衡設計介於低月球軌道(好到達月面)與遠距軌道(省燃料)之間
Gateway 適用未來太空站 Gateway 將常駐此軌道

Artemis II:載人繞月(2026 年 4 月)

太空人

職位姓名機構歷史意義
指揮官Reid WisemanNASA
駕駛員Victor GloverNASA首位飛越低地軌道的有色人種太空人
任務專家 1Christina KochNASA首位飛越低地軌道的女性太空人
任務專家 2Jeremy HansenCSA首位飛越低地軌道的非美國太空人

Artemis II 任務時間線

階段時間動作關鍵數據
1. 發射第 1 天SLS 從 KSC 39B 發射,Orion 進入 ~160km 停泊軌道SLS 推力 39,000 kN
2. TLI第 1 天ICPS 上面級執行跨月注入燃燒Δv ~3.1 km/s,加速至 40,000 km/h
3. 高地球軌道第 1 天進入 ~24 小時週期橢圓軌道,系統檢查近地操作演練
4. 出發滑行第 2–5 天飛往月球,途中修正燃燒航行 ~4 天,修正 Δv ~91 m/s
5. 月球飛越第 5–6 天動力飛越月球背面距月面 ~10,300 km(6,400 英里)
6. 返回滑行第 6–9 天自由返回軌道,月球引力自然導引回地球航行 ~4 天
7. 再入第 10 天ESM 分離,Orion 以 40,000 km/h 再入大氣層馬赫 32,太平洋濺落

當前狀態:載具在甘迺迪太空中心 VAB 中。2026 年 2 月 2 日進行燃料測試時發現液氫洩漏,2 月 21 日又發現氦氣流量問題,已回滾修復。目標 2026 年 4 月 1 日發射(備用窗口:4/3、4/4、4/5、4/6、4/30)。

Artemis III:近地軌道對接測試(2027 年中)

2026 年 2 月 27 日的重大變更:Artemis III 不再登月,改為近地軌道任務,驗證 Starship HLS 和 Blue Moon 的對接能力,並測試 Axiom AxEMU 太空衣。類似阿波羅 9 號的角色——先在安全環境中測試關鍵系統。

步驟動作說明
1SLS 發射 Orion + 4 名太空人至 LEO
2Orion 與 Starship HLS 在 LEO 對接驗證對接機構與人員轉移
3太空人進入 HLS 進行系統測試艙內環境、生命維持、通訊
4AxEMU 太空衣 EVA 測試新一代登月太空衣驗證
5可能與 Blue Moon 進行對接測試視任務規劃而定
6太空人返回 Orion,再入地球

Artemis IV:首次登月全流程(2028 年初)

這是自 1972 年 Apollo 17 以來,人類首次重返月球表面。完整任務流程涉及多個航天器在不同軌道的精密協作。

完整任務站點序列

站點位置動作載具持續時間
A. 地面準備KSC / StarbaseStarship HLS 發射至 LEO + 10–16 次加油Starship HLS + Tanker數週
B. LEO → NRHO跨月轉移HLS 從 LEO 飛往月球 NRHOStarship HLS~6 天
C. Gateway 對接NRHOHLS 與 Gateway(PPE+HALO+I-Hab)對接Starship HLS等待 Orion
D. 太空人發射KSC 39BSLS Block 1B 發射 Orion + 4 名太空人SLS + Orion
E. 跨月航行地月轉移軌道Orion 飛往月球Orion~4 天
F. NRHO 入軌NRHOOrion 執行兩次引擎燃燒進入 NRHOOrion ESM
G. 人員轉移Gateway / NRHO2 名太空人從 Orion 轉移至 Starship HLS
H. 月球降落月球南極HLS 脫離 Gateway,降落至月面Starship HLS下降 ~數小時
I. 月面作業月球南極至少 2 次 EVA,科學採樣AxEMU 太空衣~6.5 天
J. 月球起飛月面 → NRHOHLS 上升段返回 NRHOStarship HLS
K. 人員回轉NRHO太空人返回 Orion,轉移樣品最多 5 天
L. 返回地球月地轉移Orion 離開 NRHO,月球引力助推返回Orion~4 天
M. 再入濺落太平洋Orion 以馬赫 32 再入,降落傘減速Orion

月球南極候選著陸區

NASA 從 13 個候選區篩選至 9 個,每個區域約 15×15 km,全部位於月球南極附近:

候選區選擇原因
Faustini Rim A鄰近永久陰影區(潛在水冰)
Peak Near Shackleton光照條件優,通訊視線好
de Gerlache Rim 1 & 2地形坡度適中,科學價值高
de Gerlache-Kocher Massif地質多樣性
Haworth鄰近永久陰影區
Malapert Massif高地形,持續地球通訊視線
Leibnitz Beta Plateau平坦地形,安全著陸
Nobile Rim 1 & 2鄰近 VIPER 預定探勘區

Artemis V:Blue Moon 登場(2028 年底)

項目詳情
著陸器Blue Origin Blue Moon Mk.2 + Lockheed Martin Cislunar Transporter
太空人最多 4 人至月面
表面停留~1 週
新增設備NASA 月球地形車(LTV)、ESA ESPRIT 模組、Canadarm3 機械臂
Gateway 擴展ESPRIT(燃料/通訊)+ Canadarm3(機器人操作)對接至 Gateway

任務關鍵軌道力學數據

機動Δv說明
TLI(跨月注入)~3.1 km/sSLS ICPS 上面級執行,~20 分鐘燃燒
Orion ESM 總預算1.8 km/s涵蓋所有修正與入軌燃燒
中途修正~91 m/s(合計)出發與返回途中
NRHO 入軌~149 m/s兩次引擎燃燒
單次軌道修正~35 m/s各次修正平均值
航段耗時
地球 → 月球(Orion)~4 天
月球 → 地球(返回)~4 天
HLS LEO → NRHO~6 天
NRHO 一圈週期~6.5 天
Artemis II 總時長~10 天
Artemis IV 總時長~30 天(含月面 6.5 天)

結論

Artemis 計畫的核心創新不在於重返月球本身,而在於建立一套可持續的月球基礎設施:Gateway 太空站提供常駐軌道節點,NRHO 軌道優化了能耗與通訊,SpaceX 和 Blue Origin 的雙供應商策略確保了競爭與備援。從 Artemis II 的繞月驗證,到 Artemis III 的 LEO 系統測試,再到 Artemis IV 的首次登月——每一步都是為了降低風險、驗證系統,最終實現年度登月的常態化節奏。

參考資料

  • NASA: Artemis II Mission Overview — 繞月任務詳細時間線
  • NASA: Artemis III Architecture Update (2026/02/27) — 任務重新設計公告
  • NASA: Near-Rectilinear Halo Orbit — NRHO 軌道參數
  • NASA: Candidate Landing Regions — 月球南極候選著陸區
  • NASA: Artemis IV: Building First Lunar Space Station — Gateway 整合
  • Wikipedia: Artemis II — 太空人與任務時間線
  • Wikipedia: Artemis III, IV, V — 各任務規劃與載具
  • Wikipedia: Lunar Gateway — 軌道參數與模組
  • Wikipedia: Near-Rectilinear Halo Orbit — 軌道力學
  • Artemis Tracker: Mission Overview — 發射窗口與進度追蹤
  • NASA OIG: Artemis Program Audit — 成本與進度評估

月球軌跡比較:Apollo vs Artemis II

月球公轉軌道
Apollo 軌跡
  • - 月球軌道插入(LOI)減速進入環月軌道
  • - 繞月多圈後登月艙分離、登陸月表
  • - 任務時間:約 8–12 天
Artemis II 軌跡
  • - 自由返回軌跡(free-return trajectory)
  • - 繞行月球遠端,不進入月球軌道
  • - 任務時間:約 10 天

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