「独家」美国商业月球探测快速发展分析

2018 年5 月3 日,美国国家航空航天局(NASA)发表声明,取消“资源勘探者”(RP)月球巡视任务,原计划由该巡视器携带至月球的部分仪器,将改由商业月球着陆器运送。这是NASA 在美国新航天政策指导下,广泛联合商业力量实施“重返月球”的重要举措,显示美国借助商业力量实施月球探测的步伐大幅加快,将对未来月球等深空探测活动发展产生重要影响。

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商业公司及其月球探测

项目最新进展

在NASA“月球催化剂”计划的资助和扶持下,一批美国企业具备了开展商业月球探测的初步能力,正在实施多个月球探测项目。

月球快车公司

月球快车公司(Moon Express) 于2010 年8月成立,主要研制MX 系列月球着陆器,提供商业月球机器人运输和数据服务,开采月球资源。月球快车公司计划开展三次月球探测任务:2019 年发射“月球侦察兵”(MX -1着陆器),验证企业开展太空探索的成本效益;2020 年发射“月球前哨”(MX-2 着陆器),在月球南极建立首个前哨站,勘探水冰资源和矿产;2021 年发射“收获月球”(MX-9着陆器),采集月球样品并返回地球。

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月球快车公司MX 系列月球着陆器

太空机器人技术公司

太空机器人技术公司(Astrobotic Technology)于2008 年成立,主要研制太空机器人、开展行星探索。公司原计划研制采用单个大型推进器的“格里芬”(Griffin)月球着陆器,可将各类巡视器和科学有效载荷精确运送到月球上的任何地点。

2016 年6 月,公司对月球着陆器的设计进行更新,将“格里芬”着陆器替换为“游隼”(Peregrine),采用五个推力较小的ISE-100 推进器,计划2020年采用宇宙神-5(Atlas-5)运载火箭发射“游隼”月球着陆器。

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太空机器人公司“游隼”月球着陆器示意图

马斯腾太空系统公司

马斯腾太空系统公司(Masten Space Systems)主要业务是开发可重复使用火箭和航天器。该公司研制的月球着陆器是在联合发射联盟公司太空机器人公司“游隼”月球着陆器示意图(ULA)“半人马座”(Centaur)上面级的基础上改上面级的基础上改进而成的,称为“试验性增强上面级”(XEUS)着陆器。一次性使用型和可重复使用型XEUS 可分别将10t 和5t 有效载荷运送至月球。2015 年12 月,公司改用“先进低温渐进级”(ACES)替换“半人马座”上面级研制XEUS 着陆器,使月球表面运输能力达到25t,并可执行多次往返运输,目前处于方案设计阶段。公司还在开发XL-1 小型单用途月球着陆器,可将100kg 有效载荷运送至月球。

蓝色起源公司

蓝色起源公司(Blue Origin)也提出“蓝月”(Blue Moon)计划,研制可将4.5t 的有效载荷送上月球的着陆器,长期目标是在月球表面建立永久基地。

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NASA 依托商业力量

“重返月球”的主要举措

推动小型商业月球运输系统

及月球探测有效载荷发展

针对2017-2020 年商业月球着陆任务,2016年11 月,NASA 发布“ 小型月球表面有效载荷”(SLSP)信息征询书,面向企业、大学、非营利机构、NASA 各航天中心等,征求有效载荷概念、性能、战略价值、完备程度、成本结构等信息。2018 年4 月,NASA 发布“商业月球有效载荷服务”(CLPS)计划需求草案,为近期商业月球着陆任务征求有效载荷提案,以支持商业公司研制月球着陆器。

鼓励商业公司发展

更先进的月球运输能力

为实施载人登月,NASA 计划结合商业力量发展大中型着陆器。初期发展500 ~ 1000kg 中型有效载荷着陆能力,随后扩展至5000 ~ 6000kg 大型载人着陆能力,为研制载人登陆器、实施大型月球着陆任务奠定基础,满足采样返回、资源勘探、原位资源利用技术验证等需求。目前,NASA 正在了解技术发展情况,以便制定最佳商业合作策略。

资助企业开发“月球轨

平台- 门户”相关部件

研制“月球轨道平台- 门户”(LOP-G)是美国“重返月球”的重要步骤,NASA 已向工业界征询居住设施和深空运输能力提案。2017 年5 月,NASA 通过第二批“下一代太空探测技术合作伙伴计划”(NextSTEP-2),资助波音、洛马、比格罗航天、内华达山脉、轨道-ATK 和伊克西翁等六家企业,开发“门户”居住舱原型样机;11 月,选择波音、洛马、轨道-ATK、内华达山脉、劳拉空间系统等五家企业,研究“门户”动力和推进部件。2019 年,NASA 将陆续向商业公司授出合同,开发“门户”电源、推进、居住和生保系统等。

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“月球轨道平台- 门户”示意图

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结语

特朗普政府认为,NASA 应当集中有限资源,开展地球轨道以远、更前沿的太空探索活动,同时鼓励、扶持商业公司发展月球探测技术并参与政府探月活动。NASA 通过公私合作,对企业进行资金和技术投入,培育商业月球探测力量快速崛起,能为政府主导的探月活动提供有效支撑。

从当前发展看,美国已具备开展商业月球探测的条件。一是美国商业公司的技术研发与运行管理较为先进,有能力掌握相对成熟的月球探测技术,在政府的有效监管下参与探月活动,可大大降低政府投入成本,企业也能获得利润回报。二是美国政府的航天基础设施、试验设备、测控手段、技术成果等能够提供给商业公司使用,保证商业任务实施。

从管理角度看,美国推进商业月球探测存在以下问题。一是商业航天政策法规体系有待进一步完善:一方面,月球着陆、小行星采矿等新兴商业航天活动的监管还存在空白;另一方面,为确保商业月球探测的有序开展,政府、传统企业、初创企业在商业探测活动中的责任、义务、风险和知识产权等还需要进一步明确界定。二是在未来一段时期商业月球探测离不开政府扶持。目前,企业提出的月球探测方案仍以政府为主要用户,如果缺乏政府采购,方案将得不到落实,商业月球探测活动难以为继。三是对商业月球探测企业进行评估的相关机制有待健全。深空探测具有高成本、高风险等特点,需要建立一套行之有效的评估机制,审慎考量企业是否具备承担高可靠性要求的探月任务能力。


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