“遊隼號”美國私人月球著陸器在地球大氣層中燒燬

美國航天機器人技術公司(Astrobotic)的“遊隼”號月球著陸器在發射後遭遇了嚴重的故障,但其持續時間比預期更長,這可能為即將到來的美國登月任務浪潮樹立先例

Teams with Astrobotic install the NASA meatball decal on Astrobotic's Peregrine lunar lander on Tuesday, Nov. 14, 2023, at the Astrotech Space Operations Facility near the agency's Kennedy Space Center in Florida.

照片攝於2023年11月14日星期二,美國航天機器人技術公司(Astrobotic)的“遊隼”號月球著陸器在美國宇航局位於佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心等待與其運載火箭整合。發射後的異常情況導致這次私人任務提前結束,“遊隼”號最終在重返地球大氣層時燒燬。

在遭受嚴重故障數天後,一家美國私人月球著陸器結束了它的任務,該公司有意讓該航天器在地球大氣層中解體,使其在壯麗的火焰中隕落。

這艘名為“遊隼”號的著陸器由位於匹茲堡的航天機器人技術公司(Astrobotic)建造和運營,該公司曾希望透過首次在月球表面進行商業軟著陸來創造歷史。該航天器是美國宇航局商業月球有效載荷服務(CLPS)計劃的一部分,該計劃鼓勵私營公司建造和運營自己的月球著陸器,以便向月球運送美國宇航局的補給品和儀器。

1月8日黎明前的幾個小時,“遊隼”號搭乘聯合發射聯盟“火神半人馬座”火箭的首次完美髮射升空,攜帶了六臺美國宇航局的儀器和其他有效載荷,包括一個“月球圖書館”檔案、人類遺骸和月球車。但就在與火箭分離後不久,該航天器就發生了燃料洩漏,導致其推進系統陷入混亂。航天機器人技術公司現在懷疑,閥門故障導致高壓氦氣湧入並衝破了“遊隼”號的燃料箱。由此產生的推進劑噴射到太空中,形成了一個臨時的火箭,可能將航天器推入不可挽回的翻滾狀態。


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反應迅速的航天機器人技術公司工程師使用“遊隼”號的小型控制推進器來抵消噴射的推進劑,成功地穩定了航天器,並使其太陽能電池板對準太陽,為機載電池充電。然而,到那時,“遊隼”號已經損失了過多的推進劑,無法安全地嘗試月球著陸。

從那時起,航天機器人技術公司就試圖儘可能地延長任務壽命,最終超出了公司自身的預期。隨著破裂的燃料箱內壓力隨著時間的推移而下降,航天器的洩漏逐漸減少,延長了其執行時間。1月9日,航天機器人技術公司估計“遊隼”號還剩下40小時的推進劑。三天後,估計時間為52小時。到1月15日,洩漏“實際上已經停止了”,根據該公司的一份宣告

“遊隼”號漂移到月球附近,並在1月13日到達距離地球超過242,000英里的地方。如果一切按計劃進行,該航天器本應隨後弧形返回地球,並第二次向外環繞,以進行月球會合。然而,在與美國宇航局協商後,航天機器人技術公司於1月14日決定,為了最大限度地減少太空碎片,讓“遊隼”號在地球大氣層中燒燬。

根據從“遊隼”號收到的最後遙測資料,航天機器人技術公司官員估計,在東部標準時間1月18日下午4:04左右,著陸器在澳大利亞東海岸約1,500英里外的南太平洋上空解體。

“我們剛剛經歷了一場多麼瘋狂的冒險,”航天機器人技術公司執行長約翰·桑頓(John Thornton)在1月19日的新聞釋出會上說,分享了這次短暫任務的高潮和低谷。“我們遇到了異常情況,”他補充說。“在異常情況發生後,我們接連取得了勝利。”

儘管這次任務未能成功登陸月球,但至少有兩家有效載荷供應商支援摧毀“遊隼”號的決定。

“保護地月空間對於人類文明未來的太空活動至關重要。這一決定將確保未來的任務能夠暢通無阻地進入地球和月球之間的空間,”拱門任務基金會(Arch Mission Foundation)聯合創始人馬修·霍爾(Matthew Hoerl)在一封發給《大眾科學》的電子郵件中寫道。該基金會為“遊隼”號提供了月球圖書館檔案。“作為首個在美國商業月球著陸器在太空執行的案例,我們希望其他人在任務異常時也效仿這一開創先例的決定。”

勇往直前,不斷攀登

航天機器人技術公司的任務最終可能會為CLPS計劃樹立重要的先例,該計劃將在未來幾年花費高達26億美元,將美國宇航局的儀器運送到月球。

與傳統的美國宇航局任務不同,在傳統任務中,航天局擁有並運營硬體,而CLPS任務則類似於月球版的UPS和聯邦快遞:私人遞送服務。美國宇航局希望透過放棄對每個任務細節的控制權來節省大量資金。2019年,該機構向航天機器人技術公司支付了7950萬美元,用於運送本次任務中的幾臺儀器——遠低於美國宇航局過去建造和運營自己的月球著陸器的費用。

透過催化商業月球運送產業,美國宇航局旨在激勵更多的公共和私人實體將有效載荷送往月球。“遊隼”1號任務除了運送美國宇航局的貨物外,還搭載了來自德國的輻射探測器、墨西哥提供的月球車以及來自付費私人客戶的一系列有效載荷。但是,較低的成本和更高的可達性也可能帶來更大的任務失敗風險。正如《大眾科學》此前報道的那樣,美國宇航局在執行CLPS計劃時,就預計至少有一些任務將無法安全到達月球。

“突破性創新往往不會以漸進式的積極事件系列的形式發生,”美國宇航局科學任務理事會探索部門副副署長喬爾·卡恩斯(Joel Kearns)在1月19日的新聞釋出會上說。“失敗往往是通往成功之路的一部分。”

儘管“遊隼”號沒有到達月球表面,但航天機器人技術公司在航天器不幸發生故障後,對其健康狀況的透明度贏得了整個航天行業的讚譽。根據CLPS計劃,航天機器人技術公司需要向美國宇航局通報任務的最新進展,但不一定需要向公眾通報。然而,根據霍爾的說法,公眾幾乎即時地從航天機器人技術公司收到了資訊。

“他們在一次本來會失敗的任務中,在我們不需要他們更新時,完美地更新了我們,”空間工業諮詢公司Astralytical的創始人兼執行董事勞拉·福爾奇克(Laura Forczyk)補充道。“他們讓我們圍繞著一個永遠不會著陸的月球著陸器團結起來。由於他們頻繁的更新,他們讓我們關心起來。”

“遊隼”號還設法沿途進行了一些科學研究。航天機器人技術公司在一份宣告中證實,“遊隼”號的所有10個供電有效載荷都成功地從航天器獲得了電力,這在某些情況下意味著機載儀器可以收集有意義的資料。美國宇航局報告稱,該機構的兩個有效載荷,一箇中子光譜儀和一個輻射感測器,設法測量了“遊隼”號在星際空間移動時周圍的輻射環境。

“太空飛行是一個嚴酷的環境,我們讚揚航天機器人技術公司的毅力,並讚賞他們為收集資料和展示‘遊隼’號在飛行中的能力所做的每項可行努力,”美國宇航局科學任務理事會副署長尼古拉·福克斯(Nicola Fox)在最近的一份宣告中說

此外,所有九個旨在與“遊隼”號通訊的有效載荷都成功地將資料傳回地球。卡內基梅隆大學建造的月球車Iris發回了一條“你好,地球!”的訊息。墨西哥航天局建造的一組五個小型月球車COLMENA也成功地將資料傳回地球,使其成為首個在月球附近執行的墨西哥科學儀器。

CLPS的下一次發射最早將於下個月進行,屆時總部位於休斯頓的公司Intuitive Machines計劃發射其IM-1任務。IM-1將嘗試在月球南極地區的隕石坑著陸,共攜帶11個有效載荷,其中包括為美國宇航局準備的五個。這些任務僅僅是開始:航天機器人技術公司和Intuitive Machines已經預訂了他們的下一次任務,以支援美國宇航局雄心勃勃的阿爾忒彌斯月球計劃,將科學儀器送往月球南極地區。

在任務後新聞釋出會上,航天機器人技術公司的桑頓表示,該公司下一次任務“格里芬”號著陸器仍然計劃在今年年底附近發射,航天機器人技術公司將徹底調查“遊隼”號的異常情況,以確保它不會影響未來的任務。“格里芬”號計劃搭載美國宇航局的揮發物調查極地探測車(VIPER),該探測車旨在尋找月球南極的水冰。

與美國宇航局阿波羅計劃在1960年代和1970年代進行的相對短暫的載人登月活動不同,航天局設想阿爾忒彌斯計劃是一項長期努力,將看到宇航員和機器人在未來數年甚至數十年內訪問月球。“我們正在努力可持續地重返月球表面,”福爾奇克說。“這一切都息息相關。”

編者注(2024年1月19日):本文已更新,加入了航天機器人技術公司對“遊隼”號任務結束的評論,並增加了梅根·巴特爾斯(Meghan Bartels)的額外報道。

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