NASA 正在簡化 Axiom Space 的月球太空衣,以期能在 2028 年將宇航員送回月球表面。根據 Ars Technica 的報導,NASA 與 Axiom 正在為首批阿提蜜絲月球表面任務開發一種更精簡的 Axiom Extravehicular Mobility Unit(AxEMU)配置。該配置在內部被稱為「出行服」,旨在減少原始設計中的質量、複雜性和長時間使用的需求。
NASA 尚未公開宣佈出行服的具體細節,也未詳細說明哪些 AxEMU 的要求將會改變。但該報導出現的背景是阿提蜜絲硬件面臨著現實的時間壓力,這些硬件與運送宇航員到月球的太空船同樣至關重要。
太空衣無論是為微重力環境還是月球表面設計,實際上都是圍繞人體構建的小型太空船。AxEMU 必須維持壓力、提供氧氣、去除二氧化碳和新陳代謝熱、管理濕度、提供通訊並保護宇航員免受輻射、極端熱條件和月球塵土的影響。同時,該服裝必須保持足夠的靈活性,使宇航員能夠在六分之一重力下行走、跪下、彎腰並執行科學和工程任務。隨著需求的增加,這一組合變得越來越困難。每增加一層、每個組件和消耗品都會影響太空衣的質量、靈活性、熱性能以及在宇航員能夠使用前所需的驗證測試量。
NASA 將於 2028 年推出新版本的 AxEMU 太空衣
根據 Ars Technica 的報導,NASA 原本的 AxEMU 要求遠遠超出短暫的月球外出。該太空衣必須支持多達六次的太空行走,並在長達 6.5 天的地面任務中保持運作能力,且在長達 210 天的休眠存儲後仍能支持額外的 EVA。這些要求還考慮到宇航員在月球南極附近的長期陰影區域內活動,該地區的溫度可大幅低於陽光下的環境。這些能力對 NASA 最終實現持續探索月球南極的目標至關重要。
如今的問題似乎是,所有這些要求是否都需要在首批著陸的太空衣版本中整合和驗證。
報導中的出行服將通過專注於宇航員在早期任務中實際需要的功能來回答這一問題,同時允許在阿提蜜絲的表面操作變得更長和更複雜時逐步加入更高的能力。NASA 似乎並不打算減少基本的宇航員安全要求。區別在於維持宇航員在月球表面存活和正常運作所需的要求,與首批太空衣可能不實際要求執行的任務所創造的操作要求。去除某一要求可以消除硬件,但也可以消除相關的故障模式、軟件、接口、驗證工作和測試案例。
而隨著首批阿提蜜絲月球著陸的預定時間為 2028 年,時間已成為 AxEMU 最重要的工程限制之一。
NASA 監察長辦公室在四月強調了這一問題。NASA 原本選擇了 Axiom Space 和 Collins Aerospace 以提供下一代太空衣服務,根據該機構的 xEVAS 合同。Collins 的任務訂單後來經雙方同意被取消,使 Axiom 成為 NASA 目前唯一的活躍供應商,以應對即時的月球和微重力太空衣需求。監察長發現,NASA 原本的太空衣開發計劃時間表被證明不切實際。
截至一月,Axiom 正在朝著在 2027 年底展示其太空衣的目標努力,但仍需進行重大測試和驗證。監察長得出結論,太空衣以支持 NASA 計劃的 2028 年月球著陸的時間表幾乎沒有剩餘的時間餘地。
AxEMU 本身並不是早期原型。Axiom 已經積累了數百小時的加壓人體測試,包括在 NASA 的中性浮力實驗室進行的水下測試。NASA 去年年底報導,該計劃的加壓測試已超過 700 小時,並且已在 NBL 完成了首次雙太空衣運行。水下測試月球太空衣使工程師和宇航員能夠評估在浮力可以調整以近似某些減重工作方面的環境中進行的靈活性、身體姿勢和程序。這並不重現月球重力或月球的熱和塵埃環境,但仍然是評估宇航員在穿著加壓太空衣時如何與硬件互動的重要工具。
該太空衣還必須與兩種截然不同的月球著陸器集成。SpaceX 正在根據 NASA 的人類著陸系統計劃開發月球版本的 Starship,而 Blue Origin 則在開發其 Blue Moon Mark 2 登陸器。AxEMU 不僅必須在月球表面運行,還必須作為整個太空船系統的一部分運行,包括宇航員在著陸器和表面之間過渡時所使用的物理和操作接口。簡化這些接口是報導中出行服努力的目標之一。
NASA 也可能有機會在任何人將太空衣帶到月球之前解決一些這些集成問題。在修訂的阿提蜜絲架構下,阿提蜜絲 3 現在計劃於 2027 年進行一個在低地球軌道的載人演示任務,而不再是月球著陸。NASA 表示,該任務將測試 Orion 與商業月球著陸器硬件之間的會合和對接操作,並且該機構正在評估在該任務期間測試 AxEMU 與著陸器之間接口的選項。這將使一些本應在接近月球時進行的學習轉移到地球軌道,在那裡如果硬件行為不如預期,該機構擁有更多的選擇。
阿提蜜絲 4 隨後的目標是在 2028 年初進行首次阿提蜜絲月球著陸。因此,對 AxEMU 的報導變化符合 NASA 在阿提蜜絲計劃中面臨的更廣泛工程問題:決定下一次飛行所需的能力,以及哪些能力可以稍後成熟。在太空船開發中,這並不罕見。從一開始就為每個預期的未來任務設計硬件可能會導致系統變得更重、更複雜,並且比立即目標所需的更難以驗證。對於阿提蜜絲來說,這一取捨變得特別重要,因為月球太空衣在任務架構中扮演著不尋常的角色。
一旦宇航員離開著陸器,這套衣服就成為宇航員的太空船。在數小時內,宇航員依賴它提供壓力、氧氣、熱控制、二氧化碳去除、通訊以及保護免受即使是相對小的系統故障可能導致生命危險的環境。
SpaceX 和 Blue Origin 可以成功將宇航員送到月球表面,但如果沒有一套可供飛行的太空衣,這些宇航員無法完成 NASA 計劃他們去做的工作。這使得 AxEMU 成為阿提蜜絲架構中最小的組件之一,也是 NASA 最不願意遲到的組件之一。如果報導中的出行服方法成功,NASA 將不會放棄最終想要的更高能力的月球太空衣。相反,Axiom 將交付首批月球任務所需的能力,並隨著阿提蜜絲向更長時間的表面逗留和更困難的環境推進,持續演進這套太空衣。
在經過多年為 NASA 在月球上的未來設計太空衣後,即時的工程問題可能變得更簡單:宇航員在 2028 年安全登陸月球需要什麼?

