去年 12 月的一天，月球機器人初創公司 Astrobotic 的 25 歲專案經理約翰·沃克·穆斯布魯格坐在公司的潔淨室前，看著一個比他還老的儀器被安裝到一個月球著陸器上。這個名為“遊隼”的飛行器是一個四條腿的、包裹著箔片的罐子，和一個熱水浴缸一樣大。該儀器——著陸器引起的表面和外逸層變化，或 SEAL——是一個鞋盒大小的感測器，旨在研究航天器著陸如何擾亂月球塵埃。“遊隼”號計劃於今年晚些時候發射——這只是眾多私營公司在多年的準備之後爭先恐後發射的眾多工之一。自 2007 年成立以來，Astrobotic 一直作為已解散的谷歌月球 X 大獎賽的競爭對手，致力於其著陸器的研發，並與希望在其上放置儀器的公司簽署協議，計劃最終發射。但在 2018 年，美國宇航局打來電話，提出了一項資助計劃，該計劃將使 Astrobotic 在本世紀中期成為多家月球渡輪公司之一。從那時起，沃克一直在準備像 SEAL 這樣的有效載荷。“突然，在十月下旬，[美國宇航局的代表]開始出現，”沃克說。“一切都變得非常真實。”
在未來四到五個月的某個時候，半個世紀以來的首次美國月球任務將重返地球衛星。抵達的不會是人類——至少目前還不是——甚至不會是政府建造的。即將到來的月球艦隊將由私人航天器組成，為包括美國宇航局在內的付費客戶運送科學實驗和其他貨物。Astrobotic 的遊隼號著陸器計劃搭載聯合發射聯盟公司的新型火神半人馬座火箭，該火箭計劃在 2022 年底前進行首次航行。競爭對手月球初創公司 Intuitive Machines 計劃在 SpaceX 獵鷹 9 號火箭上發射其月球著陸器 Nova-C，同樣也在今年年底前。預計在未來六年內，還將有十幾家公司跟進，運送的貨物範圍從磁力儀和未來月球基地營地的補給品，到少量火化的人類遺骸。
這些將只是商業太空經濟逐步發展壯大的最新進展。SpaceX 於 2006 年發射了第一枚火箭，自 2012 年以來，它和其他私人公司（如諾斯羅普·格魯曼公司）一直在向國際空間站運送貨物——最近也開始運送宇航員。2021 年，期待已久的常規私人太空旅遊時代到來，億萬富翁和名人客戶開始乘坐火箭進入近地空間。
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但登月是一項更艱鉅的任務。能夠到達月球的火箭必須比正常發射燃燒更多的燃料，才能逃離地球軌道並進入月球軌道，而且這段旅程大約需要三天，而不是到達地球軌道只需幾分鐘。雖然像 SpaceX 這樣的公司有載人飛船登月計劃，但沒有一家公司突破原型階段，因此目前新的月球競賽是由像 Astrobotic 這樣的小公司率先進行的。
美國宇航局並沒有退出航天器業務；其阿耳忒彌斯計劃是阿波羅計劃的姊妹計劃，旨在到 2025 年將人類送回月球表面。自 2011 年以來，該機構一直在研發自己的新型月球火箭——太空發射系統，科學家們仍然計劃在其行星探測計劃下開展新的任務。但將這些較小的、近期任務外包給行業是美國宇航局現代戰略的一部分，即付費給私營公司承擔一部分負荷。美國宇航局官員表示，商業月球市場將增加競爭，降低價格，並確保人們無論誰入主白宮，都會繼續重返月球。就公司而言，他們希望美國宇航局補貼的貨物交付將啟動新的經濟繁榮，就像 19 世紀美國的跨大陸鐵路刺激了西部發展一樣。這一次的衝刺將是為了月球金屬、水和氦——如果火箭開始從月球基地站發射到太陽系，這些材料可能會變得非常珍貴。
與此同時，多年來一直擱置或原本幾乎沒有機會進入太空的科學任務有望到達月球。例如，SEAL 儀器是在 1996 年為另一項任務製造的備用副本。當時它沒有飛行，但現在，由於這場公私合作的登月熱潮，它應該有機會了。
月球科學家們正懷著懷疑和希望的心情關注著這項活動。“我的職業生涯還處於早期階段，這已經是我第二次或第三次被告知我們要重返月球了，”約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家安吉拉·斯蒂克爾說。“但我認為這次是真的。發射計劃已在案，也已付款，這是我們以前從未有過的。”
當然，任何私營企業的可持續性都取決於盈利，而月球淘金熱的前景仍然是推測性的。商業月球著陸器真的有持久的市場嗎？這取決於你問誰——以及新的機器人艦隊能夠完成什麼。
私人月球任務可以說是美國宇航局 17 年前透過建立商業軌道運輸服務 (COTS) 計劃啟動的程序中不可避免的下一步。COTS 是美國宇航局的計劃，旨在在太空梭退役後，付費給私營公司開發可以飛往空間站的飛船。美國宇航局在五年內花費了 5 億美元，幫助 SpaceX 和軌道科學公司開發新的火箭和貨船。該計劃取得了成功，催生了新的可重複使用的發射器和車輛，可靠地為空間站運送補給品。SpaceX 自那以來已完成了 156 次獵鷹 9 號火箭發射，這些火箭是在美國宇航局的種子資金支援下開發的，並且在 2020 年，該公司也開始將人類宇航員送往空間站。
商業貨運計劃的遺產可能一直在托馬斯·祖布臣的腦海中，2017 年 12 月，特朗普政府宣佈了一項旨在重返月球的計劃。特朗普希望在 2024 年之前將宇航員送上月球，而負責美國宇航局科學任務理事會的天體物理學家祖布臣看到了同時增加美國宇航局科學預算的機會。他開始問：“那些參加命運多舛的谷歌月球 X 大獎賽的公司怎麼樣了？”
谷歌和 X 大獎賽基金會在 2007 年建立的這項競賽，將向第一傢俬人資助的月球著陸器頒發 2000 萬美元的獎金。該計劃在十年後結束，沒有產生贏家；登月實在太困難和昂貴，相比之下，獎金微不足道。一家名為 SpaceIL 的以色列初創公司，曾經的競爭者之一，最終到達了月球，儘管在 2019 年 4 月發生了計劃外的墜毀著陸。但在爭奪獎項的過程中，幾家公司建造了著陸器原型和漫遊車，理論上可以向月球運送各種貨物，在某些情況下，比傳統的美國宇航局任務便宜得多。其中包括 Astrobotic、另一家名為 Moon Express 的公司，甚至還有像 Micro-Space 這樣的小型公司。在比賽結束後，許多公司繼續致力於其著陸器、漫遊車和儀器的研發，在 Astrobotic 的案例中，甚至為未來的旅行排起了客戶。
美國宇航局關注著這些公司和 COTS 的成功，於 2018 年建立了 26 億美元的商業月球有效載荷服務 (CLPS) 計劃，認為一項高風險、高回報的計劃將使美國宇航局的資金能夠獲得更多的科學成果，同時鼓勵新興的月球市場起飛。在 CLPS（通常稱為“clips”）下，美國宇航局付費給私營公司建造著陸器、漫遊車和其他儀器，並在其上運送科學實驗。祖布臣認為，這次的勝算可能比 2007 年更高：月球技術更加先進，而且有更多的火箭能夠完成前往月球的旅程。
地緣政治也幫助 CLPS 計劃啟動。祖布臣之所以能夠獲得 26 億美元的資金，部分原因是特朗普的登月雄心，部分原因是美國對中國在太空崛起的擔憂。2020 年 12 月，中國的著陸器和漫遊車抵達月球南極，收集了後來返回地球的樣本。“我們有充分的理由相信，我們在中國有一個非常具有侵略性的競爭對手，他們將帶著宇航員重返月球，”美國宇航局局長比爾·納爾遜在 2021 年 11 月表示，他指的是中國宇航員。“美國宇航局的立場，我相信也是美國政府的立場，是我們希望首先到達那裡。”突然之間，像 Astrobotic 這樣的月球 X 大獎賽競爭者重新回到了遊戲中，為美國的太空利益而奮鬥。“2018 年，中國有一個月球任務，但美國沒有簽訂任何著陸器任務合同，”Astrobotic 業務發展副總裁丹·亨德里克森說。“快進到 2021 年：現在已經有七份美國月球著陸器合同到位。這是一場翻天覆地的變化。”
美國宇航局的任務通常分為三類。旗艦任務，如火星漫遊車或詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，佔據了最多的資金和最多的關注。它們通常是長達數十年的、數十億美元的專案，由來自整個航天機構和大學合作伙伴的科學家和工程師團隊執行。規模稍小的任務屬於一個名為“新前沿”的類別，它們的預算上限為 8.5 億美元。“發現”任務是最精簡的，成本上限為 4.5 億美元。啟動任何這些任務都需要多年的規劃和準備，而且並非每個任務都會被選中；科學家們可能在其職業生涯的大部分時間裡都在嘗試，然後才能成功獲得“發現”任務或將儀器安裝在“新前沿”號飛船上。
CLPS 計劃有所不同。單個商業著陸器可能攜帶十幾個彼此無關的有效載荷。否則需要花費數年時間準備“發現”任務提案的科學家可以改為提交一個簡單的科學儀器用於 CLPS 任務，這意味著以更少的資金獲得更快的科學回報。“當你可以在兩年內完成時，你無需花費 15 年時間建造一艘宇宙飛船，”斯蒂克爾說。
截至 2022 年 4 月，CLPS 已授予四家公司七次交付合同：Astrobotic、Intuitive Machines、Firefly Aerospace 和 Masten Space Systems。Astrobotic 的遊隼號和兩臺 Intuitive Machines Nova-C 著陸器率先起飛，計劃於 2022 年底發射。
“我們從 50 年的月球任務空白期，轉變為未來三年半內計劃進行七次交付，”美國宇航局約翰遜航天中心 CLPS 計劃經理克里斯·卡爾伯特在 2021 年 11 月的小組討論會上說。
螢火蟲航空航天公司希望其“藍色幽靈”號宇宙飛船能夠成為首批到達月球的私人飛行器之一。圖片來源：唐·弗利
實驗不會是首次私人月球任務的唯一貨物。Astrobotic 的清單包括來自墨西哥航天局的專案，該機構正在發射來自拉丁美洲的首批月球儀器；一家名為 Astroscale 的日本公司，正在傳送一個來自世界各地兒童資訊的時光膠囊；以及兩家承諾為希望為逝去的親人舉行天葬儀式的家屬將火化的人類遺骸送往月球表面的公司。
但如果任務安全著陸，它們還將完成許多科學研究，可能解答我們仍然對月球存在的一些最緊迫的問題。研究人員爭論我們的衛星究竟是如何形成的，以及何時形成的。他們質疑月震的性質、太陽風的風化作用以及月球水的範圍和性質。科學家們不確定為什麼月球的近側和遠側看起來如此不同。解決關於月球的這些謎團將有助於我們瞭解人類有一天如何在月球上生活和工作。但更廣泛地說，調查這些問題將有助於我們瞭解地球及其伴星是如何形成的，太陽是如何演化的，甚至可能像月球這樣的天體對於最終生命的起源是否至關重要。
首批 CLPS 實驗獎項授予了簡單且廉價的科學儀器。在某些情況下，美國宇航局尋找像 SEAL 這樣的備用零件，這些零件可能被擱置在架子上，可能是從以前提出的任務中取消的，或者是其他航天器上剩下的。西南研究院的行星科學家羅伯特·格里姆正在建造多種儀器，用於在不同的著陸器上飛行，他說一位機構官員曾跟他開玩笑說，“我們非常渴望有效載荷，我們將把岩石送回月球。”
在計劃於 2022 年第四季度進行的首次任務中，Astrobotic 的遊隼號月球著陸器將攜帶二十多個有效載荷——包括 SEAL 儀器——前往月球近側東北面的六邊形熔岩平原死亡湖。Intuitive Machines 的 Nova-C 著陸器之一將攜帶六個有效載荷前往月球西部邊緣的廣闊黑暗平原風暴洋。另一臺計劃攜帶質譜儀和一個名為 PRIME-1 的鑽頭，該鑽頭將從南極地區提取和取樣月球冰。未來的任務將嘗試更具挑戰性的地點，具有更有趣的地質特徵，並將攜帶儀器研究月球的磁場和地質，以及其他目標。Astrobotic 甚至贏得了一份價值 1.995 億美元的合同，用於交付一輛名為 VIPER 的大型漫遊車，這是一項重要的科學任務，將於 2023 年在南極勘探水。
大衛·布萊維特是約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家，他的任務於 2021 年 6 月入選，計劃於 2024 年飛行。他的專案名為“月球頂點”，將調查賴納伽瑪地區的一個磁異常現象，該地區包含一個形似蝌蚪的明亮表面標記。自文藝復興時期以來，人們就知道了這個漩渦，但科學家們對它的形成方式爭論不休。一些理論認為，月球的磁場改變了表面塵埃的運動，而另一種理論則認為，與彗星尾部的碰撞改變了月球表面。“月球頂點”將研究這個佩斯利花紋區域約一個月球日——13 個地球日——以確定漩渦的磁特性、起源等等。
在傳統的美國宇航局任務選擇流程下，“月球頂點”本應成為價值 4.5 億美元的航天器的一部分。但現在，它只需 3000 萬美元就能飛行，成為簡陋的 Intuitive Machines 著陸器上少數儀器之一。硬體本身也比典型的行星科學任務更便宜、更簡單——Nova-C 是一個細長的五足六邊形，大約相當於一個英國電話亭的大小。應用物理實驗室的行星科學家佈雷特·德內維正在監督該任務相機的設計。“對於‘月球頂點’來說，探測器實際上就像手機攝像頭探測器，”她說。
格里姆的儀器正前往薛定諤盆地，這是一個位於遠側的撞擊坑，其特徵是峰環——撞擊坑邊緣內的一個高原或次級環，是大型撞擊的標誌。薛定諤任務將攜帶一個月球地震儀——自阿波羅計劃以來首次在月球上著陸的地震儀，也是首次在遠側著陸的地震儀——以及一個鑽頭，以研究月球內部。格里姆說，它們將提供更完整的月球內部熱量和結構圖景，有助於解決衛星是如何形成的。
計劃在未來六年內發射的其他實驗將研究航天器著陸如何影響月球風化層，探測航天器和棲息地。它們將調查月球上的輻射環境；研究其二氧化碳、甲烷和其他揮發性物質；尋找水冰；並監測表面的無線電波，為未來在月球上建造射電望遠鏡的計劃提供資訊。所有這些任務都將回答關鍵的研究問題，演示新技術，為科學家和宇航員最終抵達月球做好準備，並且，如果行業合作伙伴如願以償，還將刺激一種新型的月球經濟。
當然，參與這一輪私人航天工業的投資者和企業家並非都出於科學好奇心。他們的目標是從月球資源以及對這些資源感興趣的人和企業的激增中賺錢。但月球材料的價值仍然是假設性的。
以月球水為例，月球水可能在永久陰影隕石坑內含量豐富。從理論上講，隨著時間和努力，水可以分解為其組成部分——氧氣和氫氣，用於火箭燃料。然而，只有當月球最終擁有一個活躍的發射場，從而使太陽系探索經濟得以發展時，開採月球水才有利可圖。此外，即使市場存在，在另一個天體上建立將水轉化為火箭燃料的基礎設施也將是困難的。
不過，大多數投資者表示，早在月球成為採礦前哨站之前，就有錢可賺。“如果這就是全部故事，那麼我會非常緊張，”風險投資公司 Space Capital 的管理合夥人查德·安德森說，該公司在 2016 年投資了 Astrobotic。安德森追蹤與太空相關企業的投資，他說自 2013 年以來，已有 2580 億美元投入了 1688 家此類公司，這證明風險投資家看到了地球之外的充足機會。
安德森說，這波實驗可能會導致一個有利可圖的迴圈，即首批儀器取得有希望的發現，從而引發更多問題，並最終引發想要定位和提取月球所能提供的任何東西的勘探者的新的興趣。“CLPS 計劃是一種非常優雅的方式，可以刺激市場並刺激市場中的多家公司，”他說。“在採礦類比中，經濟圍繞著人們出去尋找黃金而建立，你將開始向他們出售鎬、鏟子和工作服。”在月球的案例中，鏟子就像通訊能力和太陽能，這些都是著陸器供應商可以收費出售的商品。
倫敦政治經濟學院研究生 Hanh Nguyen 研究公共政策，對商業航天工業感興趣，她說政府資助可能會刺激新的市場。“我認為，隨著政府為一些公司提供開發產品的機會，”她說，“其他公司將看到他們可以填補的服務或產品的需求。”
然而，SpaceX 有一個現成的客戶群，包括其他國家的政府——阮指出，其早期客戶之一是馬來西亞——以及美國機構，如國防部。哈佛商學院研究太空經濟學的教授馬修·溫齊爾說，對於月球來說，潛在的商業客戶並不那麼明顯。“最大的好處是什麼？”他說。“在月球上建立市場，人們在月球上行走的願景，其巨大的需求將來自哪裡？這正是我糾結的緊張關係，我猜想，業內人士也在糾結。肯定有人希望旅遊、製造業之類的東西能夠實現。”然而，溫齊爾補充說，地球上充滿了不受約束的資本，而太空提供了一個新的停放場所。
對於廉價、頻繁的私人月球飛行前景，月球科學家往往有兩種看法。幾位主要的月球研究人員呼籲提高透明度和更好的規劃。“我認為人們的感受很複雜，”斯蒂克爾說。
自阿波羅計劃以來，月球探測一直依賴於載人航天中固有的沙文主義和自負，以及科學探索更注重目標、務實的方法之間有時令人尷尬的共生關係。“關於月球科學的有趣之處在於，它常常會捲入這些不一定由科學驅動的更大的問題中，”德內維說。即使是那些對將他們的實驗送上首批私人航班感到興奮的人也承認，CLPS 可能會削弱美國宇航局大型、大膽的月球任務。我與之交談的一些科學家指出，這是房間裡的大象，他們指出，眾多小型 CLPS 任務可能不允許進行可以透過更大型任務完成的最佳科學研究。
月球探測分析小組主席，西卡羅來納大學月球科學家艾米·費根說，社群領導人正在努力讓他們的同事為 CLPS 帶來的機遇做好準備，同時對可能存在的陷阱保持警惕。一些月球科學家正在 CLPS 計劃之前提前思考幾步，要麼是因為他們擔心會損害他們獲得美國宇航局“發現”任務的機會，要麼是因為他們只是渴望做更多的事情。
費根說，另一方面，與規模更大、成本更高的純政府專案相比，CLPS 在面對預算削減或政治時可能更具彈性。到目前為止，拜登政府已經採納了特朗普政府啟動的阿耳忒彌斯計劃，並繼續為 CLPS 合同提供資金，這讓一些習慣於每當新總統上任時政治風向都會轉變的月球科學家感到驚訝。“在一個政府換屆之後，阿耳忒彌斯計劃仍然存在，這真是太棒了，”費根說。“顯然，人們認識到重返月球的重要性。”
阿波羅計劃是美國智力和地緣政治力量的展示，而半個世紀後的這些新任務將展示該國目前版本的政府補貼資本主義，最終與企業家分享控制權和榮譽。只想更多地瞭解地球伴星世界的科學家們應該得到他們的答案，無論誰發射飛船。月球，一如既往地沉默而令人望而生畏，不會區別對待。