自 1972 年以来,首次有美国发射的航天器在月球表面实现软着陆。而且,这是有史以来首次由私营企业而非政府太空计划建造和运营的航天器成功实现地外着陆。
美国东部时间下午 6:23,一个 14.1 英尺高的着陆器,形似高跷上的电话亭,喷射着蓝色的火箭尾焰,缓缓降落在月球表面。几秒钟后,着陆器的六个支脚陷入了马拉珀特 A 火山口的黑暗土壤中,该火山口位于月球南纬深处。
这艘名为“奥德修斯”的机器人航行者代表 NASA 携带了六个科学载荷。但至关重要的是,美国太空总署并未主导此次任务:“奥德修斯”号是首个在另一个天体上安全着陆的商业航天器。
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“奥德修斯”号由位于休斯顿的私营航天公司 直觉机器公司 建造和运营,是 该公司 IM-1 任务 的一部分。除了 NASA 的设备外,“奥德修斯”号还搭载了来自私人客户的有效载荷,范围从 艺术家杰夫·昆斯的一组雕塑 到 安柏瑞德航空大学学生建造的机器人“自拍”相机。
正如其古希腊史诗中的同名人物一样,“奥德修斯”号在驶向月球表面的过程中也面临着考验。就在着陆前几个小时,原计划用于探测月球表面的两个机载测距激光器发生故障。作为回应,直觉机器公司临时编写了一个软件补丁,让“奥德修斯”号得以征用 NASA 建造的 实验性导航有效载荷 上的两个激光器。
着陆后 15 分多钟,直觉机器公司位于德克萨斯州休斯顿的任务控制中心陷入紧张的沉默,因为飞行控制员试图与“奥德修斯”号建立联系。“生命迹象——我们收到了正在跟踪的返回信号,”直觉机器公司首席技术官兼 IM-1 任务主管蒂姆·克莱恩打趣道。“我们还没死呢。”
几分钟后,克莱恩确认“奥德修斯”号正在从月球表面传输信号,尽管信号微弱。截至发稿时,信号微弱的原因尚不清楚。
IM-1 是自 1972 年阿波罗 17 号以来美国首个在月球表面实现软着陆的任务。与 IM-1 不同,阿波罗 17 号是载人任务。美国上一次在月球上进行的机器人软着陆发生在 1968 年 1 月,当时 NASA 的勘测者 7 号着陆器 成功着陆。
“奥德修斯号已征服月球,”NASA 局长比尔·纳尔逊在一段预先录制的祝贺视频中说道。“这项壮举是全人类向前迈进的一大步。”
该任务也取得了一些技术上的首次突破。航天器的主发动机——燃烧液态甲烷和液态氧——是同类发动机中首次用于月球着陆的发动机。IM-1 还标志着有史以来最南端的月球着陆。印度“月船 3 号”任务的月球着陆器是该区域的首个着陆器,着陆 在 南纬 69 度,这在地球上相当于着陆在南极半岛。然而,IM-1 位于南纬 80 度以上——相当于月球南极内陆深处。
IM-1 上的 NASA 仪器将首次对这种恶劣环境进行原位测量。在这种环境中,地平线上太阳的极端角度可能会造成地表温度的巨大波动,以及暴露于来自我们恒星持续喷射出的带电粒子“太阳风”中。这些数据将包括 关键的无线电测量,这将捕捉到一些太阳风与月球表面的相互作用。
NASA 将目标锁定在月球南极,因为 那里一些阴影笼罩的区域含有水冰——这是人类在月球上长期逗留的关键资源。对于该机构的阿耳忒弥斯 3 号任务(最早将于 2026 年发射),NASA 已与 SpaceX 签订合同,在月球南极附近降落两名宇航员。
“如果你愿意,可以将 [IM-1] 视为一项技术演示,但它将获取我们关于月球南极环境的第一批数据。这对于设计使人类能够在那里生存和发展的系统至关重要,”圣母大学月球科学家 克莱夫·尼尔 说。
也许 IM-1 最大的贡献是它为未来太空探索 开创的先例。几十年来,太空一直被认为是少数政府机构的专属领域。但由于发射成本骤降以及技术进步的稳步推进,各国和私营公司现在比以往任何时候都更容易建造和运营航天器——甚至将它们送往行星际目的地。
“[IM-1] 是美国商业发展的分水岭,”尼尔说。
高风险,高回报
美国东部时间 2 月 15 日凌晨 1:05,IM-1 从 NASA 位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的 SpaceX “猎鹰 9 号”火箭 发射升空。在接下来的几天里,“奥德修斯”号总共飞行了超过一百万公里(621,000 英里),进入月球轨道,并于 2 月 21 日成功进入轨道。预计该航天器将在月球表面运行长达七天,然后便会屈服于月夜的黑暗和严寒。
该任务是在 NASA 的 商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划 的旗帜下进行的,该计划自 2018 年成立以来,一直鼓励私人投资月球任务。根据 CLPS 计划,该机构与私营公司签订合同,将 NASA 的设备和科学仪器运送到月球表面。到目前为止,已有 14 家公司加入了该计划,该计划承诺到 2028 年支付高达 26 亿美元的交付服务费用。
与传统的 NASA 计划不同,美国太空总署不拥有也不运营 CLPS 航天器——而是由公司负责。作为回报,NASA 希望实现更低的成本和更高的任务频率。迄今为止,根据创建 IM-1 的合同,NASA 已向直觉机器公司支付了 1.18 亿美元——远低于该机构过去在机器人着陆器上的支出。而 IM-1 只是今年可能最终发射的最多五个 CLPS 任务中的第二个。
也就是说,CLPS 公司面临着巨大的挑战。从历史上看,即使是资金充足的政府航天机构,每九次月球任务中也只有五次成功。2023 年 8 月,俄罗斯月球任务“月球 25 号”在发动机故障后 撞毁 在月球表面。今年 1 月,日本的月球着陆器 SLIM(智能月球探测着陆器) 安全着陆,但 角度出乎意料,这限制了其收集太阳能的能力。
为了换取更低的成本和更多的任务,NASA 承担了更高的风险,即任何一次 CLPS 任务都可能失败。从 CLPS 计划启动之初,NASA 官员就警告说,即使 50% 的任务成功率 对于该计划也是可以接受的。
到目前为止,这一预测正在应验。早在今年 1 月,总部位于匹兹堡的 Astrobotic 公司就尝试了 CLPS 计划下的首次任务,游隼 1 号任务。然而,发射后不久,Astrobotic 的游隼号航天器就发生了推进剂泄漏。该公司设法让着陆器在太空中存活了一个半星期,但该任务最终以游隼号在地球大气层中烧毁而告终。
“(NASA)预计失败率约为 50%,而一胜一负正好是这个比率,”太空行业咨询公司 Astralytical 的执行董事劳拉·福尔奇克说。“[IM-1 证明] 商业着陆器有能力以更低的成本安全地降落在月球表面。”
“游隼”号和 IM-1 只是即将到来的商业月球任务浪潮中的首批任务,这些任务的目标越来越宏伟。最早在今年晚些时候,Astrobotic 公司将按计划交付 VIPER(挥发物调查极地探测车),这是一辆由 NASA 建造的探水车,将送往月球南极。直觉机器公司即将到来的 IM-2 任务也计划在今年晚些时候进行,将交付 PRIME-1(极地资源冰矿实验 1),这是一种旨在挖掘月球地下的 NASA 钻探设备。
“这些初始任务更像是测试任务,”福尔奇克说。“我们希望在将更高风险的有效载荷装载到飞船上之前,确保这项技术是经过验证且成熟的。”