首次商業月球著陸使美國重返月球表面

直覺機器公司的 IM-1 任務是自阿波羅 17 號以來美國首次在月球上進行的軟著陸。 這也標誌著私營企業在太空領域的作用日益增強

IM-1 Lunar Lander in Lunar Orbit Odysseus passes over the near side of the Moon following lunar orbit insertion on February 21, 2024.

直覺機器公司的奧德修斯著陸器(前景中部分可見)於 2024 年 2 月 21 日抵達月球軌道後傳回的月球近側景觀。

直覺機器公司/Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)

自 1972 年以來,首次有美國發射的航天器在月球表面實現軟著陸。而且,這是有史以來首次由私營企業而非政府太空計劃建造和運營的航天器成功實現地外著陸。

美國東部時間下午 6:23,一個 14.1 英尺高的著陸器,形似高蹺上的電話亭,噴射著藍色的火箭尾焰,緩緩降落在月球表面。幾秒鐘後,著陸器的六個支腳陷入了馬拉珀特 A 火山口的黑暗土壤中,該火山口位於月球南緯深處。

這艘名為“奧德修斯”的機器人航行者代表 NASA 攜帶了六個科學載荷。但至關重要的是,美國太空總署並未主導此次任務:“奧德修斯”號是首個在另一個天體上安全著陸的商業航天器。


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“奧德修斯”號由位於休斯頓的私營航天公司 直覺機器公司 建造和運營,是 該公司 IM-1 任務 的一部分。除了 NASA 的裝置外,“奧德修斯”號還搭載了來自私人客戶的有效載荷,範圍從 藝術家傑夫·昆斯的一組雕塑安柏瑞德航空大學學生建造的機器人“自拍”相機

正如其古希臘史詩中的同名人物一樣,“奧德修斯”號在駛向月球表面的過程中也面臨著考驗。就在著陸前幾個小時,原計劃用於探測月球表面的兩個機載測距雷射器發生故障。作為回應,直覺機器公司臨時編寫了一個軟體補丁,讓“奧德修斯”號得以徵用 NASA 建造的 實驗性導航有效載荷 上的兩個雷射器。

著陸後 15 分多鐘,直覺機器公司位於德克薩斯州休斯頓的任務控制中心陷入緊張的沉默,因為飛行控制員試圖與“奧德修斯”號建立聯絡。“生命跡象——我們收到了正在跟蹤的返回訊號,”直覺機器公司首席技術官兼 IM-1 任務主管蒂姆·克萊恩打趣道。“我們還沒死呢。”

幾分鐘後,克萊恩確認“奧德修斯”號正在從月球表面傳輸訊號,儘管訊號微弱。截至發稿時,訊號微弱的原因尚不清楚。

IM-1 是自 1972 年阿波羅 17 號以來美國首個在月球表面實現軟著陸的任務。與 IM-1 不同,阿波羅 17 號是載人任務。美國上一次在月球上進行的機器人軟著陸發生在 1968 年 1 月,當時 NASA 的勘測者 7 號著陸器 成功著陸。

“奧德修斯號已征服月球,”NASA 局長比爾·納爾遜在一段預先錄製的祝賀影片中說道。“這項壯舉是全人類向前邁進的一大步。”

該任務也取得了一些技術上的首次突破。航天器的主發動機——燃燒液態甲烷和液態氧——是同類發動機中首次用於月球著陸的發動機。IM-1 還標誌著有史以來最南端的月球著陸。印度“月船 3 號”任務的月球著陸器是該區域的首個著陸器,著陸南緯 69 度,這在地球上相當於著陸在南極半島。然而,IM-1 位於南緯 80 度以上——相當於月球南極內陸深處。

IM-1 上的 NASA 儀器將首次對這種惡劣環境進行原位測量。在這種環境中,地平線上太陽的極端角度可能會造成地表溫度的巨大波動,以及暴露於來自我們恆星持續噴射出的帶電粒子“太陽風”中。這些資料將包括 關鍵的無線電測量,這將捕捉到一些太陽風與月球表面的相互作用。

NASA 將目標鎖定在月球南極,因為 那裡一些陰影籠罩的區域含有水冰——這是人類在月球上長期逗留的關鍵資源。對於該機構的阿耳忒彌斯 3 號任務(最早將於 2026 年發射),NASA 已與 SpaceX 簽訂合同,在月球南極附近降落兩名宇航員。

“如果你願意,可以將 [IM-1] 視為一項技術演示,但它將獲取我們關於月球南極環境的第一批資料。這對於設計使人類能夠在那裡生存和發展的系統至關重要,”聖母大學月球科學家 克萊夫·尼爾 說。

也許 IM-1 最大的貢獻是它為未來太空探索 開創的先例。幾十年來,太空一直被認為是少數政府機構的專屬領域。但由於發射成本驟降以及技術進步的穩步推進,各國和私營公司現在比以往任何時候都更容易建造和運營航天器——甚至將它們送往行星際目的地。

“[IM-1] 是美國商業發展的分水嶺,”尼爾說。

高風險,高回報

美國東部時間 2 月 15 日凌晨 1:05,IM-1 從 NASA 位於佛羅里達州肯尼迪航天中心的 SpaceX “獵鷹 9 號”火箭 發射升空。在接下來的幾天裡,“奧德修斯”號總共飛行了超過一百萬公里(621,000 英里),進入月球軌道,並於 2 月 21 日成功進入軌道。預計該航天器將在月球表面執行長達七天,然後便會屈服於月夜的黑暗和嚴寒。

該任務是在 NASA 的 商業月球有效載荷服務 (CLPS) 計劃 的旗幟下進行的,該計劃自 2018 年成立以來,一直鼓勵私人投資月球任務。根據 CLPS 計劃,該機構與私營公司簽訂合同,將 NASA 的裝置和科學儀器運送到月球表面。到目前為止,已有 14 家公司加入了該計劃,該計劃承諾到 2028 年支付高達 26 億美元的交付服務費用。

與傳統的 NASA 計劃不同,美國太空總署不擁有也不運營 CLPS 航天器——而是由公司負責。作為回報,NASA 希望實現更低的成本和更高的任務頻率。迄今為止,根據建立 IM-1 的合同,NASA 已向直覺機器公司支付了 1.18 億美元——遠低於該機構過去在機器人著陸器上的支出。而 IM-1 只是今年可能最終發射的最多五個 CLPS 任務中的第二個。

也就是說,CLPS 公司面臨著巨大的挑戰。從歷史上看,即使是資金充足的政府航天機構,每九次月球任務中也只有五次成功。2023 年 8 月,俄羅斯月球任務“月球 25 號”在發動機故障後 撞毀 在月球表面。今年 1 月,日本的月球著陸器 SLIM(智慧月球探測著陸器) 安全著陸,但 角度出乎意料,這限制了其收集太陽能的能力。

為了換取更低的成本和更多的任務,NASA 承擔了更高的風險,即任何一次 CLPS 任務都可能失敗。從 CLPS 計劃啟動之初,NASA 官員就警告說,即使 50% 的任務成功率 對於該計劃也是可以接受的。

到目前為止,這一預測正在應驗。早在今年 1 月,總部位於匹茲堡的 Astrobotic 公司就嘗試了 CLPS 計劃下的首次任務,遊隼 1 號任務。然而,發射後不久,Astrobotic 的遊隼號航天器就發生了推進劑洩漏。該公司設法讓著陸器在太空中存活了一個半星期,但該任務最終以遊隼號在地球大氣層中燒燬而告終

“(NASA)預計失敗率約為 50%,而一勝一負正好是這個比率,”太空行業諮詢公司 Astralytical 的執行董事勞拉·福爾奇克說。“[IM-1 證明] 商業著陸器有能力以更低的成本安全地降落在月球表面。”

“遊隼”號和 IM-1 只是即將到來的商業月球任務浪潮中的首批任務,這些任務的目標越來越宏偉。最早在今年晚些時候,Astrobotic 公司將按計劃交付 VIPER(揮發物調查極地探測車),這是一輛由 NASA 建造的探水車,將送往月球南極。直覺機器公司即將到來的 IM-2 任務也計劃在今年晚些時候進行,將交付 PRIME-1(極地資源冰礦實驗 1),這是一種旨在挖掘月球地下的 NASA 鑽探裝置。

“這些初始任務更像是測試任務,”福爾奇克說。“我們希望在將更高風險的有效載荷裝載到飛船上之前,確保這項技術是經過驗證且成熟的。”

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