【文/观察者网专栏作者 白玉京】
3月2日起,月球将迎来一场极为豪华的“登月盛宴”。
三大月球着陆器——美国萤火虫航天公司的“蓝幽灵”号(Blue Ghost)、美国直觉机器公司的IM-2任务“雅典娜”号(Athena)以及日本ispace公司的“坚韧”号(Resilience),将几乎同时踏上我们非常熟悉又非常陌生的灰色星球,预示着商业登月时代的全面来临。
“蓝幽灵”号落月CG图,注意萤火虫LOGO。图片来源:美国萤火虫航天公司
关于登月计划,美国是两手都要抓,两手都要硬:轰轰烈烈大搞“阿耳忒弥斯”载人登月计划的同时,也悄无声息地搞起了商业登月计划——这就是美国国家航空航天局(NASA)推出的“商业月球有效载荷服务”计划(CLPS)——这三大登月器同属美国商业登月计划框架。
美国旨在用商业登月计划补足和反哺“阿耳忒弥斯”载人登月计划,毕竟载人登月难度太高风险太大,也不能把所有科研项目全推给载人登月。
曾几何时,登月被视为国家意志与技术实力的象征,是举国之力才能实现的壮举。而如今,随着技术不断成熟,成本逐步降低,民商队正以前所未有的速度渗透到深空探索的每个角落。从互联网星座到高分遥感卫星,再到空间站建设乃至登月,这一切都在昭示:商业力量正在与传统国家队协同,共同开启载人登月和深空探测的新篇章。
美日三大月球着陆器
美国的登月计划离不开马斯克的鼎力支持——2025年1月15日,SpaceX的“猎鹰”9号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角成功发射,携带了两位“乘客”:“蓝幽灵”号和“坚韧”号。这次“拼车”有助于降低成本,也显示了美日登月计划的深度合作和绑定。
“蓝幽灵”号计划当地时间3月2日登月,“雅典娜”号计划3月6日登月,“坚韧”号先发后至,计划4月登月。
需要指出,“蓝幽灵”指的不是“蓝色鬼怪”,而是一种稀有的萤火虫物种,发现于美国东南部地区,以其独特的蓝色光芒而闻名,这个命名与美国萤火虫航天公司的原意一致。
根据美国萤火虫航天公司的官网资料,分析“蓝幽灵”号的一些设计特点,可以看出它的商业意味非常浓厚,除了其研制发射由NASA赞助以外,它还是一个“招商引资”的平台,积极吸引第三方客户。“蓝幽灵”号非常时髦地玩起了在线直播落月,更是将商业玩法贯彻到底。
“蓝幽灵”号设计的商业化意味很足。图片来源:美国萤火虫航天公司
首先,它采用了模块化设计,以适应不同的任务需求和任务载荷,这在商业航天任务中非常重要。其本体采用多层载荷安装架构,相当于4层“车位”,从上到下,依次为:
顶部平台(Above Deck):提供360°无遮挡视野,适用于全景相机、太阳能监测设备、或通信天线等仪器。
内部载荷区(Interior):机身内部设有舱室级别的载荷存放区域,可能用于存放敏感仪器或受控环境中的实验设备。
中层载荷区(Inter-Deck):提供多个高度的安装区域,以便科学仪器能够直接接触月球表面,如钻探设备或机械臂等。
底部载荷区域(Below Deck):无遮挡的表面安装区域,适合部署轮式或履带式探测车,以及直接接触月壤的实验设备。
有这么多的“空车位”,萤火虫航天公司自己一家也用不完。它在官网上浓墨重彩地强调这种模块化设计,目的在于吸引第三方客户可以“拼车”,便宜实惠地搭载各自的任务载荷。“蓝幽灵”号可运送240千克载荷至月球表面,足以搭载月球车、钻探设备、环境监测仪器等等。
客户如果不想登月,只想探月或绕月也可以。“蓝幽灵”号+“甲翼”(Elytra,甲虫类昆虫的硬质前翅)轨道转移飞行器的组合,类似于F-15E双重任务战斗轰炸机,有月球轨道与月面双重任务模式。其轨道运载能力最高可达2700千克,这意味着具备月球轨道释放卫星的能力,可以为月球通信网络或遥感任务提供支持——这个能力非常重要,尤其是美国非常希望学习中国,在月球背面着陆并实施探测。
“蓝幽灵”号落月任务分解 图片来源:美国萤火虫航天公司
在月球上保证这么多任务载荷正常工作不翻车,是相当困难的,萤火虫航天公司在“蓝幽灵”号下了血本。首先是保证充足的电力供应,它配备了大面积的太阳能电池板,分布在主机体的多个区域。这表明它具备高功率能源供应能力,支持长时间运行任务,且电力供应超过400W。
其次是具备昼夜连续运行的能力(Lunar Day + Night),表明其可能搭载了电池组和保温系统,能应对月球长达14天的极端夜晚低温环境。
用一句话概括,萤火虫航天公司借NASA,养了一只“蓝幽灵”号母鸡,这只鸡可以下NASA要求的蛋,也可以下第三方客户的蛋,将商业登月这个大活玩得明明白白。
IM-2是直觉机器公司第二次尝试登月。图片来源:NASA
由直觉机器公司执行的IM-2任务,采用的是Nova-C级着陆器,命名为“雅典娜”号,其高1.5米,总重量约500千克。“雅典娜”号的目标是月球南极的沙克尔顿陨石坑(Shackleton Crater)附近,这是月球最重要的潜在水冰储藏区之一。
科学家们认为,这些陨石坑的永久阴影区可能蕴藏数十亿吨水冰,这些水资源对于未来的载人月球基地、深空任务至关重要。其主要任务是,进入永久阴影区,探测水冰的真实分布情况。收集温度、光照和地质数据,帮助科学家评估该区域的长期开发潜力。“雅典娜”号还搭载了一台小型钻探设备,用于钻取月壤样本,分析冰层厚度及组成。
该任务不仅仅是一次普通的月球着陆,它将携带一项极具创新性的科学设备——微型跳跃器(Micro Nova Hopper),这是美国首次尝试在月球上使用跳跃式移动探测器,它像一只“月球兔子”,重约10千克,能够利用微型推进器进行短程跳跃,比传统轮式月球车覆盖范围更广,并可探索崎岖地形。
考虑到月球重力只有地球的六分之一,且车辆在月球上行驶难度很高,这只“月球兔子”如果能实践中证明跳跃比行驶更好使,那说不定会开启一个登月新思路。
以数学家格蕾丝·霍珀命名的霍珀微型跳跃器 图片来源:直觉机器公司
霍珀微型跳跃器的跳跃轨迹,可携带10千克载荷跳25千米。图片来源:直觉机器公司