「獨家」美國商業月球探測快速發展分析

2018 年5 月3 日,美國國家航空航天局(NASA)發表聲明,取消“資源勘探者”(RP)月球巡視任務,原計劃由該巡視器攜帶至月球的部分儀器,將改由商業月球著陸器運送。這是NASA 在美國新航天政策指導下,廣泛聯合商業力量實施“重返月球”的重要舉措,顯示美國藉助商業力量實施月球探測的步伐大幅加快,將對未來月球等深空探測活動發展產生重要影響。

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商業公司及其月球探測

項目最新進展

在NASA“月球催化劑”計劃的資助和扶持下,一批美國企業具備了開展商業月球探測的初步能力,正在實施多個月球探測項目。

月球快車公司

月球快車公司(Moon Express) 於2010 年8月成立,主要研製MX 系列月球著陸器,提供商業月球機器人運輸和數據服務,開採月球資源。月球快車公司計劃開展三次月球探測任務:2019 年發射“月球偵察兵”(MX -1著陸器),驗證企業開展太空探索的成本效益;2020 年發射“月球前哨”(MX-2 著陸器),在月球南極建立首個前哨站,勘探水冰資源和礦產;2021 年發射“收穫月球”(MX-9著陸器),採集月球樣品並返回地球。

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月球快車公司MX 系列月球著陸器

太空機器人技術公司

太空機器人技術公司(Astrobotic Technology)於2008 年成立,主要研製太空機器人、開展行星探索。公司原計劃研製採用單個大型推進器的“格里芬”(Griffin)月球著陸器,可將各類巡視器和科學有效載荷精確運送到月球上的任何地點。

2016 年6 月,公司對月球著陸器的設計進行更新,將“格里芬”著陸器替換為“遊隼”(Peregrine),採用五個推力較小的ISE-100 推進器,計劃2020年採用宇宙神-5(Atlas-5)運載火箭發射“遊隼”月球著陸器。

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太空機器人公司“遊隼”月球著陸器示意圖

馬斯騰太空系統公司

馬斯騰太空系統公司(Masten Space Systems)主要業務是開發可重複使用火箭和航天器。該公司研製的月球著陸器是在聯合發射聯盟公司太空機器人公司“遊隼”月球著陸器示意圖(ULA)“半人馬座”(Centaur)上面級的基礎上改上面級的基礎上改進而成的,稱為“試驗性增強上面級”(XEUS)著陸器。一次性使用型和可重複使用型XEUS 可分別將10t 和5t 有效載荷運送至月球。2015 年12 月,公司改用“先進低溫漸進級”(ACES)替換“半人馬座”上面級研製XEUS 著陸器,使月球表面運輸能力達到25t,並可執行多次往返運輸,目前處於方案設計階段。公司還在開發XL-1 小型單用途月球著陸器,可將100kg 有效載荷運送至月球。

藍色起源公司

藍色起源公司(Blue Origin)也提出“藍月”(Blue Moon)計劃,研製可將4.5t 的有效載荷送上月球的著陸器,長期目標是在月球表面建立永久基地。

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NASA 依託商業力量

“重返月球”的主要舉措

推動小型商業月球運輸系統

及月球探測有效載荷發展

針對2017-2020 年商業月球著陸任務,2016年11 月,NASA 發佈“ 小型月球表面有效載荷”(SLSP)信息徵詢書,面向企業、大學、非營利機構、NASA 各航天中心等,徵求有效載荷概念、性能、戰略價值、完備程度、成本結構等信息。2018 年4 月,NASA 發佈“商業月球有效載荷服務”(CLPS)計劃需求草案,為近期商業月球著陸任務徵求有效載荷提案,以支持商業公司研製月球著陸器。

鼓勵商業公司發展

更先進的月球運輸能力

為實施載人登月,NASA 計劃結合商業力量發展大中型著陸器。初期發展500 ~ 1000kg 中型有效載荷著陸能力,隨後擴展至5000 ~ 6000kg 大型載人著陸能力,為研製載人登陸器、實施大型月球著陸任務奠定基礎,滿足採樣返回、資源勘探、原位資源利用技術驗證等需求。目前,NASA 正在瞭解技術發展情況,以便制定最佳商業合作策略。

資助企業開發“月球軌

平臺- 門戶”相關部件

研製“月球軌道平臺- 門戶”(LOP-G)是美國“重返月球”的重要步驟,NASA 已向工業界徵詢居住設施和深空運輸能力提案。2017 年5 月,NASA 通過第二批“下一代太空探測技術合作夥伴計劃”(NextSTEP-2),資助波音、洛馬、比格羅航天、內華達山脈、軌道-ATK 和伊克西翁等六家企業,開發“門戶”居住艙原型樣機;11 月,選擇波音、洛馬、軌道-ATK、內華達山脈、勞拉空間系統等五家企業,研究“門戶”動力和推進部件。2019 年,NASA 將陸續向商業公司授出合同,開發“門戶”電源、推進、居住和生保系統等。

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“月球軌道平臺- 門戶”示意圖

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結語

特朗普政府認為,NASA 應當集中有限資源,開展地球軌道以遠、更前沿的太空探索活動,同時鼓勵、扶持商業公司發展月球探測技術並參與政府探月活動。NASA 通過公私合作,對企業進行資金和技術投入,培育商業月球探測力量快速崛起,能為政府主導的探月活動提供有效支撐。

從當前發展看,美國已具備開展商業月球探測的條件。一是美國商業公司的技術研發與運行管理較為先進,有能力掌握相對成熟的月球探測技術,在政府的有效監管下參與探月活動,可大大降低政府投入成本,企業也能獲得利潤回報。二是美國政府的航天基礎設施、試驗設備、測控手段、技術成果等能夠提供給商業公司使用,保證商業任務實施。

從管理角度看,美國推進商業月球探測存在以下問題。一是商業航天政策法規體系有待進一步完善:一方面,月球著陸、小行星採礦等新興商業航天活動的監管還存在空白;另一方面,為確保商業月球探測的有序開展,政府、傳統企業、初創企業在商業探測活動中的責任、義務、風險和知識產權等還需要進一步明確界定。二是在未來一段時期商業月球探測離不開政府扶持。目前,企業提出的月球探測方案仍以政府為主要用戶,如果缺乏政府採購,方案將得不到落實,商業月球探測活動難以為繼。三是對商業月球探測企業進行評估的相關機制有待健全。深空探測具有高成本、高風險等特點,需要建立一套行之有效的評估機制,審慎考量企業是否具備承擔高可靠性要求的探月任務能力。


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