SpaceX被NASA“钦点”参与登月计划,宇宙飞船首次获得美官方合同

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SpaceX被NASA“钦点”参与登月计划,宇宙飞船首次获得美官方合同
麻省理工科技评论 2020-05-01

2020-05-01

距离人类首次登陆月球已经超过 50 年时间,美国已经宣布重启登月计划,将人类宇航员再一次送上月球表面。经过一再延期,美国国家航空航天局(NASA)最终将登月时间点定在了 2024 年。
航天 SpaceX
距离人类首次登陆月球已经超过 50 年时间,美国已经宣布重启登月计划,将人类宇航员再一次送上月球表面。经过一再延期,美国国家航空航天局(NASA)最终将登月时间点定在了 2024 年。

距离人类首次登陆月球已经超过 50 年时间,美国已经宣布重启登月计划,将人类宇航员再一次送上月球表面。经过一再延期,美国国家航空航天局(NASA)最终将登月时间点定在了 2024 年。

不过在技术、预算和如今蔓延全球的新冠疫情影响下,这一名为阿尔特弥斯 (Artemis) 的登月计划在未来数年时间里面临着诸多不确定性。

今天登月计划又一次推进了关键一步。北京时间 5 月 1 日凌晨,NASA 正式宣布,阿尔特弥斯登月计划中的登月舱环节中标商为贝索斯创立的航天公司蓝色起源、NASA 的长期合作伙伴 Dynetics,SpaceX 凭借着星际飞船 Starship 也在此次竞标中分一杯羹。

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Starship 一直承载着马斯克实现登陆火星、太空旅行的梦想,登月似乎不是一个选项,因而 Starship 作为黑马入选登月计划,这让所有人感到意外。

现阶段,这三家中标公司将在未来 10 个月时间里获得来自 NASA 共近 10 亿美元的资金支持,并在此基础之上推进研发工作,未来 NASA 将根据各家的研发进展继续选资助对象和最终要登上月球的中标者。

月球登陆器作为月球之旅的最终环节,在整个登月计划中扮演着至关重要的角色。在过去的 10 年时间里,NASA 一直在耗巨资推进能够满足登月需求的重型火箭和载人飞船的开发工作,即太空发射系统 (SLS,Space Launch System) 和波音承接的猎户座载人飞船,以实现将人类宇航员送入太空。

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而要实现最终登月,月球登陆器就是登月计划中的最后一块拼图。NASA 局长吉姆·布里登斯坦(Jim Bridenstine)在今天的发布会上表示,我们现在正在开发的,就是我们要登陆月球所需的最后一个设备。

在总额近 10 亿美元的拨款中,蓝色起源获得了过半的预算,达到 5.79 亿美元。Dynetics 领导的团队获得了 2.53 亿美元;而 SpaceX 拿钱最少,仅有 1.35 亿美元。

项目资助数额呈现出多寡不均的现象,这是 NASA 一如既往的操作方式。布里登斯坦今天又重新强调了一遍,“有些人看到数额的时候会觉得我们偏心了,但事实真的不是这样的。”他表示,每家公司获得的资助金额并不代表 NASA 对他们的偏好程度和排名情况,而是根据 3 家公司分别申请的资助金额,以及未来 10 个月时间当中的工作计划而定的。

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此外,SpaceX 和蓝色起源也将继续投入自有资金用于航天器的开发工作,并不完全依靠 NASA 的资助。

从金额来看,此次给出 10 亿美元的预算也仅仅只是该计划的一个开始,NASA 预计,到 2024 年底,月球着陆器的研发将耗资 184 亿美元。

布里登斯坦表示,虽然美国联邦政府在疫情的影响下面临巨额赤字,但登月计划获得了共和党和民主党的广泛支持,因此国会将会继续资助该项目的开发。

他认为,在疫情之下,需要用登月计划来给人们带来更多的希望,让他们获得更多可以仰望、梦想的东西。

SpaceX 星际飞船 Starship

SpaceX 凭借 Starship 在月球登陆器环节获得了 NASA 的资助,这是最让人意外的部分。它反映出 NASA 在新一轮登月计划中对降成本、可持续性方面的强烈追求。

SpaceX 在过去 10 年取得的进展无可置疑,尤其是在火箭发射领域,猎鹰 9 号火箭如今已经成为美国火箭发射数量、密度最高的运载火箭,在高可靠性、低成本两个最重要的方面同时做到了全球顶尖。

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但在 Starship 上面,激进的方案设计和定居火星的宏伟设想,让诸多航天界人士对这一方案还保持着明显的怀疑态度。

由于 Starship 在设计中自带了强大的动力系统、载人舱和储物仓,登月方案也更简单直接:将一艘 Starship 送至低地球轨道,飞船在地球轨道上将“油箱”再次加满,以载着所有的载荷前往月球。不需要指挥舱、登陆舱,Starship 即可通过垂直起降的方式往返月球。

当然,这一理想的方案在当下更多还属于天马行空。这也是为什么 Starship 的入选让人意外和惊喜的一大原因。

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此外,登月计划已经一再拖延,目前计划在 2024 年实施,意味着时间紧迫,必须加快速度。但 Starship 的测试原型机还在工厂里进行非常初步的测试,4、5 年内投入实际应用的可能性几乎为零。

而今天布里登斯坦在发布会上表示,NASA 并不能忽视 Starship 的潜力。“SpaceX 非常善于飞行、测试、经历失败以及修复问题。”这是 NASA 选择资助 SpaceX 的原因。

虽然 Starship 在测试中坎坷不断,但 NASA 认为这对 SpaceX 来说并不新鲜。更重要的是,“Starship 项目如果成功了,将是一个巨大的转变,能够降低成本、提供一个新的方案,同时推动航天事业成为一个商业活动。”布里登斯坦期待 Starship 能够成为一个 game changer,提供一个全新的解决方案。“如果 Starship 能够取得成功,我们也希望参与其中。”

Starship 是 SpaceX 为未来星际飞行打造的新一代载人飞船,包括了底部的火箭助推器和上面的飞船,完全可重复使用的 Starship 除了能向地球轨道运送卫星,还能满足向月球和火星运送货物甚至人的需求。

SpaceX被NASA“钦点”参与登月计划,宇宙飞船首次获得美官方合同图 | 飞船货舱示意图(来源:SpaceX)

近日 SpaceX 发布了首个 Starship 手册提出,Starhip 最大的载人能力是将 100 人从地球表面送到低地球轨道,最终再送到月球甚至是火星表面。

从 2016 年开始,马斯克就在各种场合展示过不同设计版本的 Starship,但这个太过超前和先进的航天器迟迟没有进行实质性的测试,意味着当时除了发动机方面的进展,Starship 还停留在 PPT 阶段。

直到 2019 年,搭载着全新的猛禽火箭发动机的第一代原型机 Starhopper 进行点火、低空飞行试验。2019 年 9 月,一场关于星际旅行的发布会在 SpaceX 位于得州的总部召开,当时最新的原型机 MK1 正式亮相,一系列密度更高的测试随即展开。

目前 Starship 的最新一代测试原型机 SN4 已经通过了低温加压测试,预计在本月首次搭载 3 枚猛禽火箭发动机,进行高度约 150 米的低空飞行测试。

蓝色起源切下最大块蛋糕

在新一轮的登月项目中,蓝色起源作为一家商业航天公司一直扮演着积极的角色,2019 年底,蓝色起源宣布与其他三家公司建立合作关系,共同支持 NASA 的阿尔特弥斯项目。4 家公司组成的联盟也被称为"National Team",其中蓝色起源起着主导作用,另外 3 家为洛克希德 · 马丁公司、诺斯洛普·格鲁门公司和德雷珀公司。

他们提出的登月方案最接近阿波罗计划中采用的登月方案,包含了一个月球轨道指挥舱和最终登陆月球的登月舱。在登月前,运载火箭会将指挥舱和登月舱送入环月轨道,之后指挥舱停留在环月轨道上,登月舱下落带着宇航员着陆月球表面。在完成登月和考察任务后,登月舱从月球表面上升返回月球轨道,与指挥舱对接后共同返回地球。

在这其中,蓝色起源将领导项目管理、系统工程、安全和任务保证,同时蓝色起源还将负责开发着陆器的下降环节。洛克希德 · 马丁公司则负责着陆器的上升阶段,同时领导载人飞行方面的工作。德雷珀公司负责登陆器的下降阶段的导航工作,同时提供航天器中的多种电子设备。

SpaceX被NASA“钦点”参与登月计划,宇宙飞船首次获得美官方合同

根据目前的消息,该方案在运载火箭部分可能选择蓝色起源自家的新格伦运载火箭。

在外界看来,贝索斯牵头的联盟似乎是一个精心设计的计划,目的是在登月计划的推进中获得政治支持和 NASA 的资助。在今天 NASA 宣布最终结果之前,蓝色起源的入选被预期是一件板上钉钉的事情。从此次获得了过半资助的结果看来,蓝色起源的计划的确获得了第一阶段的成功。

总的来说,蓝色起源提出的与阿波罗计划类似的方案是“传统”的方法,同时也是在各项方案中最“稳妥”的方案,有机会在 2024 年前及时准备就绪,踏上月球之旅。但另一方面,也正是由于方案过于“传统”,耗资也可能是最多的。

有行业观察员评价称,在中标公司的对比当中,蓝色起源的方案是最快能够投入使用的,但同时可持续性差。而 SpaceX 的方案或许是最遥远的,但也是最具可持续性的。而 NASA 则有更长的时间对不同的方案细节进行研究,在速度和可持续性方面进行平衡,选择符合他们需求的方案。

重返月球,下一步火星

在阿波罗计划结束后的 40 多年的时间里,人类再没有另一个载人航天器离开过地球轨道。如今,美国开启了重返月球计划,但与阿波罗计划相比,新的登月计划有了全新的时代意义,更低成本、重复使用成为了新的追求,同时月球是地球的“家门口”,建立长期的月球基地也将是人类迈向更远深空的关键一步。

SpaceX被NASA“钦点”参与登月计划,宇宙飞船首次获得美官方合同

2017 年 12 月,特朗普在白宫签署太空政策指令,宣布美国宇航员将重返月球,并最终前往火星。

2019 年,NASA 正式宣布将新的月球计划命名为阿尔忒弥斯(Artemis),源自希腊神话中的月亮女神与狩猎的象征。这一名称与美国上一代月球探测项目阿波罗计划(Project Apollo)遥相呼应,在希腊神话中,阿尔忒弥斯正是阿波罗的孪生姐姐。

只不过美国这次登月的目的远不只是在月球表面踩个脚印、插根旗子。新一轮的登月计划目的地不仅是月球,更是以月球为起点,前往更远的星球。

过往的月球探测任务在月球赤道附近发现了陨坑。这些陨坑不只是被陨石撞击后的遗迹,更重要其下方存在大量的冰,这种冰也被称为陨石冰。根据初步计算,月球陨石坑中含有超过 6 亿吨的冰。这些冰的意义有很多,最好理解的莫过于月球富含水资源,妥善开发便能帮助地球解决部分水资源短缺的问题。其次,这些冰还可以电解为氢气和氧气,用于太空基地的建设工作。

可以说,阿波罗计划以实现政治目标为主,而新版登月计划则主要为了经济利益。而在技术层面,阿尔忒弥斯和阿波罗最大的技术不同点,在于希望借助月球轨道空间站实现可重复登月。

宇航员可在月球轨道空间站中长期停留,需要时可使用登月器降至地球表面,甚至可将其作为登陆火星的前哨站。这种方式技术上更先进,实施起来也更方便。

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