一辆现成的火星车,改去月球,还要花10亿美元?
创始人
2026-08-04 08:02:56

编者按

据相关消息,2026年8月下旬,中国嫦娥七号探测器将奔赴月球南极,寻找水冰存在的证据。这是人类探测器首次尝试进入月球南极的永久阴影区。

几乎在同一时间,NASA也在研究如何把一辆火星工程试验车改造成月球车,送往同样的目的地。这辆名为PROMISE的月球车,被NASA局长艾萨克曼视为“利用现有资产、节省纳税人资金”的方案。但美国行星学会的估算显示,全寿命成本可能高达7.23亿至13.33亿美元。两种算法之间,差了整整一个数量级。

为什么一辆“已经造好的车”,换个目的地就要花这么多钱?“现成硬件”到底能省多少?复用旧设备和全新研制,哪条路更划算?

这篇文章以PROMISE为案例,拆解了深空探测中“复用”的真实成本——从飞行资格、环境适配到核电源审批,每一个环节都在提醒我们:航天领域没有真正的“现成”。在中国探月工程加速推进的当下,这个故事尤其值得一读。

毅力号火星车的地面工程试验车OPTIMISM

正在被运往JPL火星场。

图片来源 NASA/JPL-Caltech

2026年6月30日,美国国家航空航天局宣布,正在研究把好奇号和毅力号火星车留在地球上的工程试验车组合起来,改造成一辆前往月球南极的探测车。

新项目被称为“极地观测、测绘和原位勘探车”,英文全称为Polar Rover for Observation, Mapping and In-Situ Exploration,缩写为PROMISE。NASA局长贾里德·艾萨克曼介绍这一设想时,强调纳税人已经为相关硬件投入大量资金,利用现有设备可能使NASA较快获得一辆性能可观的月球车。

一个月后,美国行星学会给出了相差悬殊的判断。该机构依据过往任务费用、NASA项目管理要求和核动力月球车研究数据估算,如果把改造、发射、着陆和第一年运行都算进去,PROMISE可能需要7.23亿至13.33亿美元,发射时间也可能推迟到2030年代初。艾萨克曼随即公开反驳,认为这份估算把任何月球任务都要承担的发射和着陆费用算进了PROMISE,并表示如果车辆改造本身达到低端估算的20%,NASA就不会执行这项任务。

目前没有一份经过NASA批准的PROMISE预算,10亿美元只是第三方基于若干假设给出的全寿命成本区间。争议仍然提供了一个观察航天经济性的入口。同一辆看得见、能够开动的车,在一种口径下是已经付过钱的存量资产,在另一种口径下却只是完整月球任务的一小部分。两种算法之间的差额,来自航天器的飞行资格,也来自发射、着陆、运行和稀缺资源的配置方式。

NASA说的“现成火星车”,

究竟是什么

NASA在正式新闻稿中把PROMISE描述为好奇号和毅力号火星车的“混合工程开发版本”。喷气推进实验室(JPL)车库里的车辆仍未完成飞行鉴定,无法直接装上火箭,这个事实决定了“现成”二字能够成立的范围。

毅力号的地面工程试验车名为OPTIMISM,全称为Operational Perseverance Twin for Integration of Mechanisms and Instruments Sent to Mars。它与毅力号尺寸相同,拥有相近的移动系统、摄像机、计算机和取样机构。工程人员可以用它在喷气推进实验室的“火星场”中试验道路、钻取和软件操作,再把经过验证的指令发送到火星。好奇号也有一辆承担类似工作的地面试验车MAGGIE。对于远在数千万公里之外、无法现场维修的探测器,这些试验台相当于留在地球上的故障排查和操作验证平台。

但它们与实际着陆火星的火星车之间,存在不小的差异。NASA资料显示,OPTIMISM从电网取电,通过电缆和以太网接收指令、回传数据,因此没有安装毅力号使用的多任务放射性同位素热电发生器,也没有配置同等的飞行通信系统。毅力号需要在寒冷火星环境中保温,OPTIMISM在加利福尼亚夏季反而需要散热;地球重力更大,它的金属轮也做得更厚。

这些差异没有降低地面试验台的价值,因为它的任务本来就是在地球上高保真复现车辆运动、机械操作和软件行为。NASA曾明确说明,正在运行的火星任务需要高保真系统副本,工程人员从MAGGIE上获得过无法通过其他方法取得的经验。把其中一辆改造成月球车,意味着NASA一面获得潜在的月面平台,一面也要评估毅力号和好奇号失去部分地面试验能力后增加的运行风险。

因此,“车已经造好”只能证明其底盘、机械结构和一部分系统已经存在,不能证明一件可发射、可着陆、可在月面长期工作的飞行产品已经存在。PROMISE的第一笔隐性成本,就藏在“工程试验车”和“飞行器”这两个名称之间。

换一个目的地,

几乎要重做一次环境适配

从火星改去月球看起来只改变了目的地,车辆实际面对的设计条件却要重新定义。

NASA计划在月球南极建设月面设施,该区域的阳光区温度可能升至约54摄氏度,永久阴影区则可能低至零下203摄氏度。月面几乎没有大气,设备要在真空、辐射和带静电的尖锐月尘中工作,进入阴影后还要处理长时间低温和供电问题。

地面试验车没有为这些条件配置完整保护。工程团队需要重新设计或验证热控回路、加热器、散热路径、密封材料、润滑方式、电气绝缘、辐射防护和月尘隔离,还要增加飞行通信、导航、故障保护和科学仪器。任何新部件都会改变质量、重心、功耗和散热,进而影响结构、软件以及与着陆器之间的接口。车辆已经存在并不会消除这些系统之间的连锁关系。

PROMISE还有一项特殊困难。NASA最新说明称,它可能混合使用好奇号和毅力号地面试验车的部件,而两代车辆的研制时间相差十余年。行星学会引用JPL工程论文指出,JPL此前曾研究把好奇号试验车改造成毅力号试验台,最终因为电子设备、安装结构和线缆差异过大而放弃。现在如果把两代地面设备组合成飞行器,工程人员不仅要证明每个部件能在月面工作,还要证明这些部件组合以后仍能在发射振动、真空、辐射和温度循环中可靠运行。

发射和着陆也不能由车辆自行完成。行星学会按约1000千克的车辆质量测算,现有商业月球着陆器中只有少数平台具备足够运力。蓝色起源公布的“蓝月”Mark 1货运着陆器设计运力可达3吨,看起来能够容纳PROMISE,但核热源会持续放热,着陆器、地面处理设施和发射系统是否需要改造,仍须完成单独评估。核材料进入发射流程以后,还会触发环境、安全和应急准备要求。

工程人员需要把已有机械平台放进一条新的任务链,再逐项证明整条链能够承受发射、月地转移、着陆和月面运行。现成硬件可以减少部分设计和制造工作,环境适配与系统集成却仍然要从任务要求出发重新闭合。

10亿美元里,

车体改造只占其中一部分

行星学会给出的7.23亿至13.33亿美元采用完整任务口径,把车辆抵达月面并运行一年所需的主要费用全部纳入估算,已经超出了通常理解的“旧车翻新报价”。

成本项目

低端估算

高端估算

发射和月面交付

2.34亿美元

3.20亿美元

钚238电源及核安全合规

7800万美元

1.17亿美元

科学仪器和团队

5000万美元

1.12亿美元

飞行鉴定、翻新和系统集成

2.35亿美元

5.31亿美元

项目储备

8600万美元

1.93亿美元

一年任务运行

4000万美元

6000万美元

合计

7.23亿美元

13.33亿美元

资料来源为美国行星学会2026年7月30日发布的PROMISE成本分析。该机构同时说明,这是一项在任务需求尚未确定情况下建立的范围估算,不能替代JPL正在进行的详细工程评估。

表中区间最宽的是飞行鉴定、翻新和系统集成,低端为2.35亿美元,高端为5.31亿美元。估算者借用了VIPER月球车集成测试阶段与Endurance-A月球车概念研究的数据,但PROMISE尚未确定科学目标、运行距离、载荷构成和寿命,这一项的误差可能很大。它仍然说明,车体已经存在以后,系统级验证仍可能成为成本中心。

核电源带来的费用也容易被“已有一台备用设备”掩盖。毅力号依靠多任务放射性同位素热电发生器供电,地面试验车没有安装这套设备。美国政府问责局长期把钚238称为稀缺资源,能源部需要持续生产并管理库存。美国国防分析研究所2019年的研究显示,历史上放射性同位素电源任务的发射审批平均需要约6.5年,审批及相关应急规划成本估算约4000万美元。后续政策可能缩短流程,但核电源仍会改变发射场处理、着陆器热设计和任务安全审查。

发射着陆和运行费用与车辆翻新无关,却决定纳税人最终要为这次任务支付多少钱。行星学会把这些项目纳入总账,计算的是“获得一项月面能力需要多少钱”,车辆翻新只是这笔全寿命成本中的一部分,因此总额可能接近或超过10亿美元。

两种成本口径,

算出了相反答案

NASA局长的反驳有其成本逻辑。他认为,无论NASA送PROMISE、全新月球车还是其他重型载荷,发射和着陆都要花钱,因此在判断“复用旧车是否划算”时,应当关注PROMISE相对于其他方案增加了多少成本。他还提出,如果车辆改造费用达到行星学会低端估算的20%,约1.45亿美元,NASA就不会执行。这句话实际上给出了一个增量成本门槛。

行星学会采用的则是全寿命成本口径。它关注NASA为得到这项任务能力需要配置多少预算,以及这些资金会从哪些科学任务中转移。在这一口径下,发射、着陆、运营和项目储备都不能排除,因为预算最终仍要有人承担。两种算法分别回答“利用旧车比新造一辆车省多少”和“把这项任务做完一共要花多少”,数字自然不会相同。

NASA在VIPER月球车项目上已经经历过类似分歧。美国政府问责局2024年的资料显示,VIPER项目全寿命成本基线增至5.05亿美元,但这一数字没有包括价值3.204亿美元的商业月面交付合同,也没有包括更早的Resource Prospector项目研制费用。问责局要求NASA把相关费用纳入成本基线,NASA认为前期项目使命不同,商业月球载荷服务也不属于传统发射采购,因此没有接受这一建议。

如果只引用5.05亿美元,读者看到的是NASA直接管理的月球车项目;如果把当时的月面交付合同计入,总额已经超过8.2亿美元,前期研制费用还没有计算。VIPER后来因成本、进度和交付风险一度停止开发,说明成本边界并非会计表格上的小问题,它会影响管理层如何判断项目是否挤压同一预算组合中的其他任务。

PROMISE也需要同时保留两套账。全寿命账让政府和公众看清需要调动的全部资源,增量账用于比较复用旧车与其他方案哪个更经济。历史上已经花在OPTIMISM和MAGGIE上的资金属于沉没成本,它们能够解释NASA为什么希望利用现有资产,却不能单独证明继续投入是合理选择。决策仍要看未来新增成本能够换来多少任务能力,以及同样的预算还可以购买什么。

机会成本中还包括两项不容易货币化的资源。其一是地面试验台。毅力号仍在火星运行,NASA在2025年底表示关键系统有望工作到至少2031年,工程团队继续使用地面设备验证软件、机械动作和故障处置。其二是备用放射性同位素热电发生器。把它分配给PROMISE,可能减少未来外太阳系任务可用的核电源;继续等待其他任务,钚238又会持续衰变。两种选择都有代价,库存设备不能被视为没有机会成本的免费物品。

复用成功的前提,

藏在“飞行资格”里

NASA并不缺少复用旧硬件完成深空任务的成功案例。2008年在火星北极地区着陆的凤凰号,使用了原定由“火星勘测者2001”任务发射的大量硬件。NASA经验库记载,约70%的着陆器硬件已经制造完成,在原任务取消后被送入洁净室保存,工程图纸、试验记录和制造资料也一并保留。凤凰号团队随后对动力、通信、推进、结构、热控、飞行软件、集成测试和任务运行逐项开展继承评审,以确认旧硬件在新任务中的可靠性和兼容性。

凤凰号说明旧硬件能够缩短研制过程,也显示复用需要付出系统工程成本。NASA当年公布的美国投入为4.2亿美元,包括研制、科学仪器、发射和运行。团队复用的是原本准备飞行并在受控环境中保存的航天硬件,仍然需要修改、验证和重新集成。PROMISE拟利用的设备长期承担地面试验任务,设计时没有满足发射和月面环境要求,两者不能简单类比。

从凤凰号与PROMISE的差异可以归纳出五个影响复用经济性的条件。

1.硬件是否具有清楚的制造和试验谱系,决定工程人员能否证明它的可靠性;

2.新旧任务的环境与功能是否接近,决定需要重新设计多少分系统;

3.接口和供应链是否仍然可用,决定旧部件能否与新设备组合;

4.飞行鉴定和集成费用是否明显低于重新研制,决定复用能否形成净节省;

5.旧硬件是否仍承担其他任务,决定使用它会不会产生额外机会成本。

这套判断也适用于商业航天。火箭级、卫星平台和地面系统只有在设计阶段考虑重复使用、建立标准接口并形成足够任务频率以后,复用才可能持续摊薄成本。把一件为单一环境或地面试验制造的设备临时改作飞行用途,节省的主要是可保留的机械结构和历史设计知识,新增的适配、验证和保障工作可能把成本转移到任务链的其他位置。

NASA需要比较的,

是四种可以交付的方案

PROMISE目前首先缺少明确的任务要求,成本数字也因此难以收敛。NASA只表示专家将研究它勘察月表、月下结构和资源的潜在用途,尚未公布行驶距离、目标寿命、科学仪器、数据要求和月面交付方式。缺少这些条件,工程团队无法确定哪些旧部件可以保留,也无法判断10亿美元估算偏高了多少。

一份能够支撑决策的经济账,应当把至少四种方案放到相同口径下比较。

第一种是混合改造OPTIMISM和MAGGIE,计算保留部件、替换系统、地面试验台补建和核电源使用的全部新增成本。

第二种是重新研制面向月球南极的专用无人车,以同样的科学目标、寿命和交付条件建立成本基线。

第三种是把资源勘察任务拆成若干较小载荷,利用多次商业月球交付换取分布式数据。

第四种是暂不执行PROMISE,把着陆能力、核电源和预算留给已经通过科学优先级评审的任务。

比较结果还要与时间放在一起。NASA希望在2029年前通过机器人任务积累月球南极运行经验,如果PROMISE的核安全审查、部件替换和系统鉴定把发射推到2030年代,它对早期月球基地建设的价值就会下降;如果JPL能够证明大部分核心系统可保留,并且现有着陆器和核电源已经具备适配条件,第三方高端估算就可能过于保守。成本与进度需要围绕同一任务产出衡量,不能分别选择最乐观数字。

后续几项可以核验的工程和预算动作,将比NASA继续表达兴趣提供更多信息。JPL何时完成自下而上的改造评估,NASA是否公布任务需求和科学载荷,备用核电源如何分配,月面交付是否形成正式合同,预算从哪个项目账户支出,毅力号和好奇号的地面试验能力如何补偿,以及项目能否提出包含核安全审查的可置信发射窗口。这些信息出现以后,PROMISE才会从一项利用存量资产的设想,逐步变成可以与其他任务比较的工程方案。

现有资料无法证明PROMISE一定需要10亿美元,同样无法支持“车辆已经存在,所以月球任务会很便宜”。NASA可能确实拥有一套能够节省部分制造和设计成本的机械平台,行星学会的估算也可能高估了翻新难度;但发射、着陆、核安全、科学载荷、系统鉴定和运行保障不会因为车库里停着一辆全尺寸车辆而消失。

标题中的10亿美元,对应的是一项完整月球任务在全寿命口径下可能调动的资源规模,其中车辆翻新只占一部分。PROMISE是否值得执行,最终要看NASA用新增投入能够换来多少无法由其他方案替代的月面能力。等到这张可比的账单出现,现成硬件究竟是节省成本的起点,还是另一轮复杂改造的起点,读者才有足够事实形成自己的判断。

拓展链接:美国月球计划一览

一、载人登月:阿尔忒弥斯计划(Artemis Program)

阿尔忒弥斯计划是NASA重返月球的顶层框架,核心目标是建立可持续的月球存在并为火星探测做准备。2026年2-3月,NASA对计划进行了重大调整:

  • ArtemisII(2026年4月1日发射):首次载人绕月飞行,4名宇航员完成10天任务

  • ArtemisIII(原定载人登月,调整为2027年近地轨道系统验证飞行)

  • ArtemisIV(2028年初):调整后的首次载人登月

  • ArtemisV(2028年底):第二次载人登月,启动月球基地建设

二、无人月球任务——商业月球载荷服务(CLPS)

CLPS是NASA“快速采购”商业月球运输服务的机制,旨在通过商业公司的竞争,降低登月成本,让科研载荷能更频繁、更便宜地到达月球的不同地点。截至2026年中,CLPS已授出多份任务订单:

已执行/计划中任务

任务

着陆器

预计时间

核心载荷

Griffin-1

Astrobotic Griffin

原定2026年7月

Astrolab FLIP月球车

Moon Base I

Blue Origin Blue Moon Mark 1 Endurance

原定不早于2026年秋季

月尘羽流相机、激光反射阵列

Moon Base II

Astrobotic Griffin

原定2026年Q4

Astrolab FLIP漫游车(>1100磅货物)

Moon Base III

Intuitive Machines Nova-C Trinity

原定2026年底前

“月球漩涡”科学探测+ESA/韩国载荷

2026年6月新授出的CLPS合同:2026年6月30日,NASA向Astrobotic、FireflyAerospace、IntuitiveMachines三家公司授予总额约5.9亿美元的新合同。

三、月球车/巡视器项目(Rovers)

1.VIPER(挥发物调查极地探索车)

状态:复活中

  • 原计划2023年底发射,2024年7月因成本超支被取消

  • 2025年9月正式宣布复活,由蓝色起源通过CLPS合同运送至月球南极

  • 计划2027年底发射,任务周期100个地球日

  • 总投入约4.34亿美元

2.LTV(月球地形车,LunarTerrainVehicle)——载人月球车

状态:合同已授出,正在研制

  • 2026年2月,NASA选定Intuitive Machines、Lunar Outpost、Venturi Astrolab三家公司进行可行性研究

  • 2026年5月,NASA正式授予Astrolab(2.19亿美元)和LunarOutpost(2.2亿美元)合同,用于建造和交付第一阶段LTV

  • Astrolab的CLV-1重约2000磅,平坦地形时速超6英里

  • Lunar Outpost的Pegasus(飞马座)可运行长达一年,支持手动/自主/遥操作

3.FLIP月球车(Astrolab)

状态:即将发射

  • 由Astrolab公司研制,作为小型载荷交付平台,具备自主移动能力

  • 搭载于Griffin-1着陆器,计划2026年下半年发射

  • 用于验证未来LTV的机动与作业能力

4. PROMISE(极地观测、测绘与原位勘探车)

状态:概念论证中,尚未正式立项

  • 2026年6月30日,NASA局长艾萨克曼在月球基地发布会上宣布正在研究将好奇号和毅力号火星车的工程试验车改造成月球车

  • 车辆来源:JPL维护的两辆地面工程试验车——OPTIMISM(毅力号试验台)和MAGGIE(好奇号试验台)的混合体

  • 定位:月球南极核动力无人探测车,可进入永久阴影区

  • 发射时间:若推进,最早2030年代初

四、月球基地(MoonBase)计划

2026年3月24日,NASA宣布取消“月球门户”(Gateway)轨道空间站计划,转而用200亿美元在月球表面建设永久基地。三个阶段:

  • 第一阶段(2026-2028年):机器人任务与技术验证,获取月球南极“实地信息”

  • 第二阶段(2029-2031年):半永久性基础设施建设

  • 第三阶段:实现人类长期驻留

月球基地计划的第一阶段包括前述MoonBaseI、II、III三项任务。

五、月球无人机——Moonfall(月落)

状态:计划中

  • NASA JPL选定Firefly Aerospace建造运送四架无人机的航天器

  • 计划2028年发射

  • 无人机将独立着陆,对难以到达的地形拍摄高分辨率图像,“过夜生存载荷”可运行数月

主要资料来源

NASA,NASA Awards More Moon Base Science, Previews New Opportunities,2026年6月30日。

NASA JPL,NASA Readies Perseverance Mars Rover's Earthly Twin,2020年9月4日。

The Planetary Society,The Cost of a PROMISE,2026年7月30日,7月31日更新。

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