美國第二個私人月球著陸器準備發射

直覺機器公司的IM-1任務旨在成為首個在另一個天體上軟著陸的商業任務,也是首個向月球運送美國國家航空航天局裝置的任務

Intuitive Machines' Nova-C lunar lander on display in a cleanroom with a United States flag hanging on the wall behind the lander

直覺機器公司的Nova-C月球著陸器。

在古希臘史詩《奧德賽》中,伊薩卡國王奧德修斯堅定地航行於險惡的水域,以返回家園。最早在今年情人節,一艘同名的航天器將嘗試一次危險的旅程:自1972年以來美國首次在月球上軟著陸。

最早在美國東部時間2月14日凌晨12:57,由位於休斯頓的直覺機器公司建造的一架14英尺高的月球著陸器將搭載SpaceX獵鷹9號火箭發射升空。這艘名為“奧迪”(Odie)的航天器——奧德修斯的簡稱——將攜帶各種載荷,從美國國家航空航天局的科學儀器到藝術家傑夫·昆斯的一組雕塑。“奧迪”的目的地:距離月球南極不到200英里的一個隕石坑。

這項名為IM-1的任務是在美國國家航空航天局的商業月球有效載荷服務(CLPS)計劃下進行的,該計劃鼓勵私營公司接管向月球運送物資和科學儀器的任務。直覺機器公司是眾多公司之一,它們都在爭奪成為首家在另一個天體上軟著陸航天器的私營公司。


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直覺機器公司空間系統副總裁特倫特·馬丁在1月31日的新聞釋出會上表示:“我們理解並歡迎我們的IM-1任務所承擔的責任。我們的客戶、員工、他們的家人、我們的股東以及整個國家的月球行動的希望和夢想都已囊括其中,準備發射。”

該任務標誌著CLPS計劃的一項重大考驗,該計劃將向私營公司支付高達26億美元的月球運送費用。美國國家航空航天局希望透過該計劃節省大量資金。2019年,直覺機器公司獲得了美國國家航空航天局的IM-1合同,目前價值1.18億美元。這比該機構歷史上建造自己的月球著陸器的費用要少。

美國國家航空航天局還希望CLPS計劃能夠提高機器人月球任務的頻率。IM-1將是繼1月份Astrobotic公司的“遊隼”任務之後發射的第二個CLPS任務,今年年底前還將有最多四個CLPS任務發射。“高頻率的承諾確實令人信服,”美國國家航空航天局空間技術任務理事會代理首席架構師米歇爾·芒克說。“在幾年內就能夠擁有有效載荷,對其進行改進並再次飛行,這真是一個非常獨特的機會。”

但是,為了換取更低的成本和更快的週轉時間,美國國家航空航天局允許私營公司設計和運營自己的月球著陸器,並且該機構正在承擔任何一個CLPS任務失敗的更高風險。從歷史上看,大約每九次嘗試的月球任務中只有五次成功。目前還沒有商業航天器在另一個天體上安全著陸。

上個月,總部位於匹茲堡的Astrobotic公司發射了其“遊隼”月球著陸器,攜帶了美國國家航空航天局和非美國國家航空航天局的各種有效載荷,但該航天器在發射後不久就遭遇了嚴重異常。“遊隼”號在太空中存活了一個半星期,但洩漏了太多燃料,無法嘗試月球著陸。相反,Astrobotic公司透過讓航天器再入地球大氣層並燒燬的方式將其處理掉

美國國家航空航天局科學任務理事會探索部門副主管喬爾·卡恩斯在1月31日的新聞釋出會上表示:“我們要求行業做的事情——在月球表面軟著陸和執行——一點也不容易。這極其困難。”

即使是國家航天機構建造的月球著陸器也遇到了障礙。1月19日,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)建造的著陸器SLIM——完整地到達了月球表面,併成功部署了兩輛漫遊車,使日本成為第五個在月球表面軟著陸的國家。然而,SLIM以一個角度著陸,最初阻止了陽光照射到其太陽能電池板,這限制了其可用電力。SLIM在為期兩週的黑暗、極度寒冷的月夜之前,於1月31日進入休眠狀態

勘察月球南極

應美國國家航空航天局的要求,IM-1的目標著陸點是馬拉珀特A隕石坑,該隕石坑位於月球南極區域,靠近美國國家航空航天局“阿耳忒彌斯III”任務的擬議著陸點。如果“奧迪”號成功著陸,IM-1將標誌著繼印度的“月船3號”任務之後,月球南極區域的第二次軟著陸。

“奧迪”號將是直覺機器公司Nova-C級月球著陸器的首個發射版本。這些著陸器旨在將高達130公斤(287磅)的有效載荷運送到月球表面。IM-1將代表美國國家航空航天局運送六個有效載荷,以及各種私人有效載荷。

其中一個美國國家航空航天局的有效載荷名為SCALPSS(用於月球羽流表面研究的立體相機),有望提供自阿波羅計劃以來同類最佳的資料。它由環繞著陸器底部的四個攝像頭組成,將拍攝飛行器在下降過程中排氣羽流與月球表面相互作用的影像。著陸後,SCALPSS將拍攝“奧迪”號下方大部分割槽域的二維和三維影像,以繪製火箭羽流雕刻出的隕石坑地圖。來自SCALPSS的影像應有助於為更大規模的月球著陸模擬提供資訊,例如美國國家航空航天局“阿耳忒彌斯”計劃中計劃的著陸。

芒克說:“當我們開始在月球表面放置越來越多的飛行器時,我們真的想了解它們可以著陸得多近,以及著陸器本身或資產在未來可能需要什麼樣的保護。”她也是SCALPSS的首席研究員。

當SCALPSS從下方觀察“奧迪”號著陸時,一個雄心勃勃的學生建造的有效載荷將從側面觀察“奧迪”號。鷹眼相機(EagleCam)由安柏瑞德航空大學的26名學生團隊建造,是一個小型立方體衛星,當著陸器在月球表面上方30米(100英尺)時,它將從“奧迪”號上彈出。然後,立方體衛星將自由落體,並以大約10米/秒(22英里/小時)的速度撞擊月球表面。

無論墜落的立方體衛星在著陸後如何定向,安柏瑞德團隊都希望機載的至少三個廣角攝像頭中的一個能夠捕捉到“奧迪”號在約10至12米(33至39英尺)外著陸的景象。

鷹眼相機希望捕捉到來自月球的360度全景圖——包括有史以來首次拍攝的航天器在另一個天體上著陸的第三人稱影像。鷹眼相機還旨在進行Wi-Fi和電動鏡頭清潔技術的首次月球演示。

安柏瑞德大學博士候選人兼鷹眼相機首席工程師丹尼爾·波薩達說:“我們幾乎要完成這個專案了——我們幾乎要品嚐到科學成果了。但與此同時,我們知道月球環境惡劣。”

其他有效載荷指向了商業航天的狂野西部未來:在新型航天器的開發過程中,營銷和技術合作夥伴關係將相互滲透。

為了幫助控制著陸器的內部溫度,“奧迪”號的一些主體面板覆蓋著Omni-Heat Infinity,這是一種由哥倫比亞運動服裝公司為其夾克內襯開發的鋁點聚酯材料。Omni-Heat最初的靈感來自美國國家航空航天局自1960年代以來用於隔熱航天器的薄金屬“太空毯”。為了讓Omni-Heat Infinity搭載“奧迪”號飛行,哥倫比亞公司和直覺機器公司必須檢查該材料和用於粘合它的膠水是否能夠承受極端溫度範圍和太空真空

哥倫比亞公司創新副總裁哈斯克爾·貝克漢姆說:“如果不是因為這個計劃[CLPS],我不清楚像哥倫比亞這樣的公司是否會有機會參與進來並提供幫助。我們學到了一些東西,這些東西又反過來幫助我們做我們所做的事情。”

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