四名宇航员正坐着一艘漏气的飞船往地球赶。
4月8日,正从月球返回的猎户座飞船收到地面指挥中心的计划变更:原定当晚的手动驾驶演示取消了,改成给飞船的推进系统做一轮额外体检。原因就是飞船服务舱里有一股氦气,正在往不该去的地方跑。
氦气在猎户座飞船里干的是苦力活。飞船烧的是联氨燃料和四氧化二氮氧化剂,但这两种液体自己不会乖乖流进发动机,得靠高压氦气在后面推着走,就像挤牙膏一样把燃料从储罐压进管道。现在的问题出在氧化剂那一路的氦气管线上,有几个阀门关不严,氦气正在系统内部偷偷串门。
好消息是,这股氦气并没有往太空里漏,只是在阀门之间窜来窜去,暂时不影响发动机正常点火。整个任务飞到八成进度,燃料才用了四成,余量非常充裕。而且那些漏气的阀门全在服务舱里,在飞船返回大气层之前,服务舱会被整个甩掉烧毁,宇航员坐的乘员舱有一套完全独立的推进系统负责控制再入姿态。换句话说,这个泄漏对这次任务的安全没有实质威胁。
但NASA的工程师们高兴不起来。
因为这个毛病不是第一次出现了。2022年猎户座飞船无人试飞阿尔忒弥斯一号任务时,工程师就发现了氦气泄漏。这次载人飞行之前,地面测试也测出了低速率泄漏。NASA评估后认为,阿尔忒弥斯二号走的是自由返回轨道,靠月球引力弹弓就能把飞船甩回地球,不需要复杂的变轨机动,推进系统有足够余量兜底,于是放行了发射。
结果上了天,情况比预想的糟。飞船在第二天点燃主发动机,把自己送上奔月轨道之后,地面团队就注意到氦气泄漏速率开始攀升。到任务中段,在轨泄漏速率已经比地面测试时高了一个数量级。仍然在可接受范围内,但这个数字让人坐不住了。
更麻烦的是,服务舱会在再入前烧毁,工程师根本没机会把那些阀门拆下来看看到底哪里出了问题。所以地面指挥中心临时调整了飞行计划,趁服务舱还在,让飞船摆出不同姿态朝向太阳和背向太阳,观察温度变化对泄漏速率的影响。与其说是救火,不如说是趁机收集测试数据。原本安排给宇航员练手的手动驾驶演示,就这样被挤掉了。
NASA副局长克沙特里亚说,这套阀门系统大概率要重新设计。轻则微调结构,重则从根本上改变阀门的工作方式。
他把这个问题定性为阿尔忒弥斯四号的生产再设计风险,而不是飞行安全风险。他拿阿尔忒弥斯一号的热盾问题做对比:那次无人试飞返回大气层时,隔热盾的烧蚀层出现了不均匀剥落,NASA花了整整两年才查清原因,为阿尔忒弥斯二号调整了再入轨迹,并且给阿尔忒弥斯三号设计了全新的热盾。热盾是宇航员生死攸关的最后一道防线,那个调查的压力等级和紧迫程度远超今天的阀门问题。
但阀门漏气这件事,在航天圈几乎是个诅咒级别的经典难题。波音的星际客机2024年飞往国际空间站的试飞中,推进系统的氦气就出了大问题,再加上其他故障,那次试飞被NASA定为A级事故调查。SLS火箭在阿尔忒弥斯一号和二号发射前都换过氦气阀门。SpaceX也因为阀门问题取消过发射。这东西看着不起眼,但它要在极端温度、剧烈振动和高压环境下反复开合,密封面上哪怕有一粒灰尘大小的瑕疵,气体就会找到出路。
这就牵出了一个时间表的问题。按NASA现行计划,下一次猎户座飞船飞行是2027年的阿尔忒弥斯三号,但这趟任务已经改了方案,不去月球了,改在近地轨道或稍高一点的轨道上飞行,主要任务是和商业登月着陆器进行交会测试。近地轨道任务对氦气系统的压力需求没那么苛刻,现有设计还能凑合。但再下一趟,2028年的阿尔忒弥斯四号,那是NASA自1972年以来首次尝试把宇航员送上月球表面,飞船必须进入月球轨道长时间运行,推进系统的每一个阀门都得扛住全压工况。到那时候,新阀门必须到位。
克沙特里亚说他有信心在阿尔忒弥斯四号之前搞定。NASA正在和欧洲空间局以及负责制造服务舱的空客公司一起推进方案。阿尔忒弥斯四号的服务舱制造工作已经大体完成,留给他们的窗口不算宽裕,但也不算绝望。
猎户座飞船预计4月11日晚间(北京时间12日早上)再入大气层,溅落太平洋。四名宇航员将完成人类五十多年来第一次绕月载人飞行。而留在工程师脑子里的,是另一幅画面:那组本该老老实实顶住压力的阀门,在去过月球的路上,突然开始多漏了十倍。这个细节很可能决定几年后那趟真正奔向月面的飞行,要不要改图纸,改多少,改得有多快。
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图源:NASA
信源:Stephen Clark. "Orion helium leak no threat to Artemis II reentry, but will require redesign." Ars Technica, 10 Apr. 2026.
