文/觀察者網(wǎng)專欄作者 白玉京
3月2日起,月球?qū)⒂瓉硪粓鰳O為豪華的“登月盛宴”。
三大月球著陸器——美國螢火蟲航天公司的“藍幽靈”號(Blue Ghost)、美國直覺機器公司的IM-2任務“雅典娜”號(Athena)以及日本ispace公司的“堅韌”號(Resilience),將幾乎同時踏上我們非常熟悉又非常陌生的灰色星球,預示著商業(yè)登月時代的全面來臨。
“藍幽靈”號落月CG圖,注意螢火蟲LOGO。圖片來源:美國螢火蟲航天公司
關(guān)于登月計劃,美國是兩手都要抓,兩手都要硬:轟轟烈烈大搞“阿耳忒彌斯”載人登月計劃的同時,也悄無聲息地搞起了商業(yè)登月計劃——這就是美國國家航空航天局(NASA)推出的“商業(yè)月球有效載荷服務”計劃(CLPS)——這三大登月器同屬美國商業(yè)登月計劃框架。
美國旨在用商業(yè)登月計劃補足和反哺“阿耳忒彌斯”載人登月計劃,畢竟載人登月難度太高風險太大,也不能把所有科研項目全推給載人登月。
曾幾何時,登月被視為國家意志與技術(shù)實力的象征,是舉國之力才能實現(xiàn)的壯舉。而如今,隨著技術(shù)不斷成熟,成本逐步降低,民商隊正以前所未有的速度滲透到深空探索的每個角落。從互聯(lián)網(wǎng)星座到高分遙感衛(wèi)星,再到空間站建設乃至登月,這一切都在昭示:商業(yè)力量正在與傳統(tǒng)國家隊協(xié)同,共同開啟載人登月和深空探測的新篇章。
01. 美日三大月球著陸器
美國的登月計劃離不開馬斯克的鼎力支持——2025年1月15日,SpaceX的“獵鷹”9號火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角成功發(fā)射,攜帶了兩位“乘客”:“藍幽靈”號和“堅韌”號。這次“拼車”有助于降低成本,也顯示了美日登月計劃的深度合作和綁定。
“藍幽靈”號計劃當?shù)貢r間3月2日登月,“雅典娜”號計劃3月6日登月,“堅韌”號先發(fā)后至,計劃4月登月。
需要指出,“藍幽靈”指的不是“藍色鬼怪”,而是一種稀有的螢火蟲物種,發(fā)現(xiàn)于美國東南部地區(qū),以其獨特的藍色光芒而聞名,這個命名與美國螢火蟲航天公司的原意一致。
根據(jù)美國螢火蟲航天公司的官網(wǎng)資料,分析“藍幽靈”號的一些設計特點,可以看出它的商業(yè)意味非常濃厚,除了其研制發(fā)射由NASA贊助以外,它還是一個“招商引資”的平臺,積極吸引第三方客戶?!八{幽靈”號非常時髦地玩起了在線直播落月,更是將商業(yè)玩法貫徹到底。
“藍幽靈”號設計的商業(yè)化意味很足。圖片來源:美國螢火蟲航天公司
首先,它采用了模塊化設計,以適應不同的任務需求和任務載荷,這在商業(yè)航天任務中非常重要。其本體采用多層載荷安裝架構(gòu),相當于4層“車位”,從上到下,依次為:
頂部平臺(Above Deck):提供360°無遮擋視野,適用于全景相機、太陽能監(jiān)測設備、或通信天線等儀器。 內(nèi)部載荷區(qū)(Interior):機身內(nèi)部設有艙室級別的載荷存放區(qū)域,可能用于存放敏感儀器或受控環(huán)境中的實驗設備。 中層載荷區(qū)(Inter-Deck):提供多個高度的安裝區(qū)域,以便科學儀器能夠直接接觸月球表面,如鉆探設備或機械臂等。 底部載荷區(qū)域(Below Deck):無遮擋的表面安裝區(qū)域,適合部署輪式或履帶式探測車,以及直接接觸月壤的實驗設備。
有這么多的“空車位”,螢火蟲航天公司自己一家也用不完。它在官網(wǎng)上濃墨重彩地強調(diào)這種模塊化設計,目的在于吸引第三方客戶可以“拼車”,便宜實惠地搭載各自的任務載荷。“藍幽靈”號可運送240千克載荷至月球表面,足以搭載月球車、鉆探設備、環(huán)境監(jiān)測儀器等等。
客戶如果不想登月,只想探月或繞月也可以?!八{幽靈”號+“甲翼”(Elytra,甲蟲類昆蟲的硬質(zhì)前翅)軌道轉(zhuǎn)移飛行器的組合,類似于F-15E雙重任務戰(zhàn)斗轟炸機,有月球軌道與月面雙重任務模式。其軌道運載能力最高可達2700千克,這意味著具備月球軌道釋放衛(wèi)星的能力,可以為月球通信網(wǎng)絡或遙感任務提供支持——這個能力非常重要,尤其是美國非常希望學習中國,在月球背面著陸并實施探測。
“藍幽靈”號落月任務分解 圖片來源:美國螢火蟲航天公司
在月球上保證這么多任務載荷正常工作不翻車,是相當困難的,螢火蟲航天公司在“藍幽靈”號下了血本。首先是保證充足的電力供應,它配備了大面積的太陽能電池板,分布在主機體的多個區(qū)域。這表明它具備高功率能源供應能力,支持長時間運行任務,且電力供應超過400W。
其次是具備晝夜連續(xù)運行的能力(Lunar Day + Night),表明其可能搭載了電池組和保溫系統(tǒng),能應對月球長達14天的極端夜晚低溫環(huán)境。
用一句話概括,螢火蟲航天公司借NASA,養(yǎng)了一只“藍幽靈”號母雞,這只雞可以下NASA要求的蛋,也可以下第三方客戶的蛋,將商業(yè)登月這個大活玩得明明白白。
IM-2是直覺機器公司第二次嘗試登月。圖片來源:NASA
由直覺機器公司執(zhí)行的IM-2任務,采用的是Nova-C級著陸器,命名為“雅典娜”號,其高1.5米,總重量約500千克?!把诺淠取碧柕哪繕耸窃虑蚰蠘O的沙克爾頓隕石坑(Shackleton Crater)附近,這是月球最重要的潛在水冰儲藏區(qū)之一。
科學家們認為,這些隕石坑的永久陰影區(qū)可能蘊藏數(shù)十億噸水冰,這些水資源對于未來的載人月球基地、深空任務至關(guān)重要。其主要任務是,進入永久陰影區(qū),探測水冰的真實分布情況。收集溫度、光照和地質(zhì)數(shù)據(jù),幫助科學家評估該區(qū)域的長期開發(fā)潛力。“雅典娜”號還搭載了一臺小型鉆探設備,用于鉆取月壤樣本,分析冰層厚度及組成。
該任務不僅僅是一次普通的月球著陸,它將攜帶一項極具創(chuàng)新性的科學設備——微型跳躍器(Micro Nova Hopper),這是美國首次嘗試在月球上使用跳躍式移動探測器,它像一只“月球兔子”,重約10千克,能夠利用微型推進器進行短程跳躍,比傳統(tǒng)輪式月球車覆蓋范圍更廣,并可探索崎嶇地形。
考慮到月球重力只有地球的六分之一,且車輛在月球上行駛難度很高,這只“月球兔子”如果能實踐中證明跳躍比行駛更好使,那說不定會開啟一個登月新思路。
以數(shù)學家格蕾絲·霍珀命名的霍珀微型跳躍器 圖片來源:直覺機器公司
霍珀微型跳躍器的跳躍軌跡,可攜帶10千克載荷跳25千米。圖片來源:直覺機器公司
“堅韌”號是日本ispace公司的第二次登月嘗試,也是其“白兔R”計劃的一部分,先前的M1登月任務開了一個好頭,從發(fā)射到繞月,前期所有節(jié)點完美執(zhí)行,差在了落月的臨門一腳,落月前一刻的剎車并不好踩,航天器硬著落在月球上宣告失聯(lián)。除了日本登月失敗,M1任務還搭上了一輛阿聯(lián)酋的月球車。
作為執(zhí)行M2登月任務的“堅韌”號,高1.6米,寬1.2米,重量350千克。針對月球晝夜溫差劇烈的極端環(huán)境,“堅韌”號配備了先進的隔熱和溫控系統(tǒng),以確保電子設備在惡劣環(huán)境下仍能穩(wěn)定運行。“堅韌”號的目標是月球北半球的寒冷海(Mare Frigoris),這一地區(qū)的地質(zhì)特征可能為科學家提供月球演化的關(guān)鍵線索。
“堅韌”號搭載了一輛“頑強”號(Tenacious)微型月球車,這是一輛5千克左右的小型探測器,比玩具車大不了多少,不同的是它具備自主行走能力,可采集月壤樣本,并進行礦物分析?!皥皂g”號裝備了月球環(huán)境監(jiān)測儀:用于測量月球表面的溫度、輻射水平等數(shù)據(jù),為未來長時間駐留提供支持。
“堅韌”號裝不了高達,可以裝一個微型月球車。圖片來源:日本ispace公司
“堅韌”號還有兩個有趣的地方,一是有中國臺灣造元素,深空輻射探測器由臺灣中央大學空間科學與工程系開發(fā)。二是高達總算以某種方式上了月球——“堅韌”號搭載了由萬代南夢宮研究所開發(fā)的紀念合金銘牌,以動畫《機動戰(zhàn)士高達UC》中的《宇宙世紀憲章》為藍本,雖然這并不是制造高達的月神鈦合金,但是也有非同一般的紀念意義。
02. 國家隊與民商隊的互補
商業(yè)航天具備天然的低成本優(yōu)勢和技術(shù)創(chuàng)新的推動力,這是NASA看重的關(guān)鍵點。美國商業(yè)登月計劃的核心在于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)航天模式,從單一的國家主導轉(zhuǎn)向政府與民營企業(yè)協(xié)同合作,形成多元化、低成本、高頻次的深空探索體系,NASA向多家私營企業(yè)下達合同,推動月球科學、技術(shù)驗證和資源探測任務的實施。這一計劃不僅大幅降低了登月成本,還加速了任務頻率,為未來載人登月和深空開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
CLPS計劃匯聚了直覺機器、螢火蟲航天、航天機器人技術(shù)(Astrobotic Technology)等多家商業(yè)航天公司,依托各自不同的技術(shù)優(yōu)勢,在月球表面實現(xiàn)精準著陸與多樣化的科學實驗。如果單憑國家隊,幾乎不太可能同時出現(xiàn)三個甚至更多個月球著陸器同時登月的壯觀景象。
正是在這種合作模式下,傳統(tǒng)的“國家隊”優(yōu)勢逐漸被民商力量補充甚至取代。技術(shù)的下沉與擴散,使得互聯(lián)網(wǎng)星座、高分遙感衛(wèi)星、空間站乃至載人登月等各項重大工程,從過去的集中資源投入,逐步轉(zhuǎn)向多方參與、風險共擔、成果共享的新模式。
這種轉(zhuǎn)型不僅僅是一種商業(yè)策略,更代表了一種航天生態(tài)的重構(gòu)。曾經(jīng),由國家舉國之力完成的登月壯舉,如今正演變?yōu)橛啥鄠€商業(yè)平臺共同構(gòu)成的網(wǎng)絡體系,每個任務都有著清晰的分工與協(xié)同機制。各家企業(yè)在競爭中不斷推動技術(shù)革新,同時也形成了一種良性的合作氛圍,共同探索月球資源、驗證新技術(shù),并為未來更大規(guī)模的載人登月項目提供寶貴經(jīng)驗。
通過不斷積累任務數(shù)據(jù)和技術(shù)沉淀,商業(yè)航天正逐步成為推動深空探測的重要力量。未來,從月球到火星,再到更遠的星際空間,民商合作模式都將發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用。這一轉(zhuǎn)變不僅標志著航天技術(shù)的普及,也預示著全球航天生態(tài)系統(tǒng)正在向更開放、靈活、高效的方向邁進。
三個著陸器在不同地點登月。中上為日本“堅韌”號,右上為美國“藍幽靈”號,左下為美國“雅典娜”號。圖片來源:網(wǎng)絡。
結(jié)語
正如上文所述,美國商業(yè)登月計劃剛剛拉開了大幕,三個登月器幾乎同時登月只是一個開始。每個公司還有自己的后續(xù)任務,也還有更多新玩家加入。
美國航天機器人公司的“游隼”(Peregrine)折翼,但“獅鷲”一號(Griffin One)已蓄勢待發(fā);在美國“阿耳忒彌斯”載人登月計劃中唱主角的藍色起源公司摩拳擦掌,計劃送上“藍月”著陸器。這一系列登月活動,將進一步驗證民商合作模式的可行性,預示著未來載人登月和深空探測將由商業(yè)力量逐步挑起大梁。
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