藍(lán)月著陸器亮相,何時(shí)才能飛向月球?
來源:科普中國
發(fā)布時(shí)間:2023-11-16
瀏覽次數(shù):1135

近日,美國宇航局局長尼爾森參觀藍(lán)色起源公司,該公司借機(jī)公布了藍(lán)月月球著陸器貨運(yùn)版的全尺寸模型。這個(gè)貨運(yùn)著陸器名為“藍(lán)月MK1”,它將為藍(lán)月MK2載人著陸器驗(yàn)證一系列關(guān)鍵技術(shù)。但是,藍(lán)月著陸器何時(shí)飛向月球仍未公布,載人登月的時(shí)間節(jié)點(diǎn)就更令人憂慮了。


強(qiáng)悍的貨運(yùn)能力

藍(lán)色起源公司作為超級(jí)富翁貝索斯的“心頭肉”,在商業(yè)航天公司中的技術(shù)實(shí)力僅次于SpaceX公司。貝索斯還利用人脈積極游說,在美國宇航局的載人登月著陸器競標(biāo)中扳回一局重啟競標(biāo),又在2023年5月?lián)魯「偁帉κ郑玫搅嗣绹詈骄值诙嗇d人登月器合同。


藍(lán)月MK1著陸器效果圖

藍(lán)月著陸器拿到美國宇航局的合同并非偶然。它是一種非常先進(jìn)的高性能月球著陸器,雖然現(xiàn)在只有一個(gè)貨運(yùn)版的全尺寸模型,但藍(lán)月MK1著陸器的技術(shù)性能相當(dāng)驚人。據(jù)藍(lán)色起源公司介紹,未來將使用該公司正在研制的新格倫火箭發(fā)射藍(lán)月MK1著陸器。藍(lán)月MK1著陸器只需用單枚新格倫火箭發(fā)射,它受益于新格倫火箭直徑7米、長度21.9米的大型整流罩,以及近地軌道45噸的龐大運(yùn)力。


“藍(lán)月MK1”體積重量比現(xiàn)有著陸器大得多,性能也十分強(qiáng)悍。藍(lán)月著陸器使用高性能的液氧液氫推進(jìn)劑,配合高比沖的BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機(jī),運(yùn)載能力自然出色。藍(lán)色起源公司官網(wǎng)驕傲地提到,藍(lán)月MK1著陸器具備將最重3噸的載荷貨物運(yùn)送到月面任何位置的能力。


3噸貨運(yùn)數(shù)據(jù)看起來平淡,但橫向?qū)Ρ认喈?dāng)驚人。印度前不久成功著陸月球的月船三號(hào)著陸器,全重只有約1.75噸。至于美國商業(yè)月球載荷服務(wù)項(xiàng)目下那些中小型著陸器,貨運(yùn)能力就更是慘不忍睹了。美國準(zhǔn)備于2024年發(fā)射的極地探索漫游者月球車只有430公斤重,美國好奇號(hào)和毅力號(hào)大型火星車,也才約1噸重。如果只考慮質(zhì)量因素,藍(lán)月MK1貨運(yùn)著陸器能把7輛極地探索漫游者月球車送上月球表面。即使考慮到載荷體積的約束,也能運(yùn)送遠(yuǎn)比“好奇號(hào)”還大的月球車。它還將用于運(yùn)送各種后勤補(bǔ)給物資、月球科考站和基地的基礎(chǔ)設(shè)施,以及各種科學(xué)研究載荷,極大地增強(qiáng)美國的月球科考能力。


高性能的關(guān)鍵系統(tǒng)

藍(lán)月MK1著陸器在技術(shù)上也可圈可點(diǎn)。藍(lán)色起源公司稱,第一個(gè)藍(lán)月MK1著陸器編號(hào)為MK1-SN001,這將是一次純演示任務(wù)。從SN002任務(wù)開始,著陸器將搭載客戶載荷提供商業(yè)貨運(yùn)服務(wù)。


MK1-SN001任務(wù)將對藍(lán)月著陸器的關(guān)鍵子系統(tǒng)——BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)、低溫推進(jìn)劑管理、飛控電子設(shè)備、通信導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證,證明這些關(guān)鍵子系統(tǒng)的可靠性和著陸器整體設(shè)計(jì)的可行性,以及驗(yàn)證100米內(nèi)精確著陸月面的能力。


藍(lán)色起源公司正在開發(fā)先進(jìn)、高性能的BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)。它使用3D打印/增材制造技術(shù),雙膨脹循環(huán)輸送氫氧推進(jìn)劑,真空推力約為4.54噸。發(fā)動(dòng)機(jī)整體設(shè)計(jì)十分簡潔,同時(shí)具有453秒的真空比沖,是藍(lán)月著陸器強(qiáng)大運(yùn)力的基礎(chǔ)。


為實(shí)現(xiàn)精確著陸,藍(lán)色起源公司還在研制使用激光雷達(dá)的地形定位系統(tǒng),著陸系統(tǒng)將在新謝潑德例行的亞軌道飛行中進(jìn)行著陸測試,隨后在藍(lán)月MK1月球著陸器上試驗(yàn)。藍(lán)色起源公司表示,研制中的精確軟著陸系統(tǒng)能把著陸精度偏差值降低到個(gè)位數(shù)。


毫不夸張地說,藍(lán)月MK1著陸器一旦成為現(xiàn)實(shí),美國無人探月能力將實(shí)現(xiàn)飛躍性的提升。“藍(lán)月MK1”還只是無人貨運(yùn)著陸器,藍(lán)月MK2著陸器性能更強(qiáng),它極其激進(jìn)地使用液氧液氫推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù),使用多臺(tái)BE-7發(fā)動(dòng)機(jī),具備將4名航天員送上月球表面并支持他們活動(dòng)長達(dá)一個(gè)月的能力。“藍(lán)月MK2”也會(huì)有貨運(yùn)版,重復(fù)使用時(shí)運(yùn)力最大為20噸,一次性使用時(shí)更是提高到30噸,具備運(yùn)送20噸級(jí)月球居住艙、建設(shè)月球基地的能力。


奔月何時(shí)成行?

藍(lán)色起源公司介紹中的藍(lán)月著陸器先進(jìn)而強(qiáng)大,能夠滿足美國航天從近期無人探月、中期載人登月到遠(yuǎn)期建設(shè)月球基地的需求。夢里走了很多路,醒來時(shí)還是躺在床上。從藍(lán)色起源公司和藍(lán)月著陸器的發(fā)展史來看,藍(lán)月著陸器離夢想成真還有很長一段路要走。


美國宇航局局長參觀藍(lán)月著陸器模型


首先,藍(lán)月著陸器的研制史讓人無法樂觀。“藍(lán)月”其實(shí)并非阿爾忒彌斯計(jì)劃啟動(dòng)后提出的新概念,早在2016年,藍(lán)色起源公司就雄心勃勃地提出了藍(lán)月著陸器的設(shè)想,2017年藍(lán)月項(xiàng)目正式對外公開。最早的藍(lán)月著陸器具備將4.5噸載荷送上月球表面的能力,而且號(hào)稱要在2020年進(jìn)行首次登月。


隨著美國啟動(dòng)載人登月計(jì)劃,藍(lán)色起源公司大力推銷藍(lán)月著陸器,2019年5月首次展示藍(lán)月模型,并宣傳它具備將6.5噸載荷送上月面的能力,增強(qiáng)的載人和貨運(yùn)型著陸器性能更強(qiáng)。


2019年10月,藍(lán)色起源公司牽頭,聯(lián)合洛·馬、諾·格和Draper公司組成“國家隊(duì)”,以3艙登月器設(shè)計(jì)競爭阿爾忒彌斯計(jì)劃的載人著陸器。這個(gè)設(shè)計(jì)和早期的藍(lán)月著陸器截然不同,并在招標(biāo)中輸給了登月版“星艦”。藍(lán)色起源公司在一番政治運(yùn)作后,重獲招標(biāo)機(jī)會(huì)。


2023年,藍(lán)色起源公司拿到合同卷土重來,這回藍(lán)月著陸器的設(shè)計(jì)又與過去大相徑庭。藍(lán)月著陸器反復(fù)折騰更改設(shè)計(jì),現(xiàn)在展出的也只是實(shí)物模型,而不是裝配中的真實(shí)著陸器??紤]到組裝完成后還需要進(jìn)行大量測試,“藍(lán)月”的研制進(jìn)度實(shí)在不容樂觀。


此外,藍(lán)月著陸器奔向月球,技術(shù)上也存在諸多“攔路虎”。首先是作為“坐騎”的新格倫火箭。新格倫火箭最早計(jì)劃于2020年首飛,但現(xiàn)在經(jīng)過3次推遲后已改為2024年首飛,而且不排除進(jìn)一步推遲的可能。藍(lán)月著陸器的研發(fā)進(jìn)度是更大的問題。BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)作為“藍(lán)月”的核心動(dòng)力,到今年3月底熱試車才累計(jì)超過4000秒,對比其他上面級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī),仍需要更多的試車來驗(yàn)證其可靠性。而藍(lán)月的飛控和軌姿控系統(tǒng),以及精確著陸技術(shù),也都需要盡快完成開發(fā)。根據(jù)今年10月《航空周刊》報(bào)道,藍(lán)月MK1著陸器的首次任務(wù)已從2024年推遲到不早于2026年??紤]到藍(lán)色起源公司的研制時(shí)間節(jié)點(diǎn)一貫拖延不靠譜,3年內(nèi)藍(lán)月MK1-SN001飛向月球的可能性并不大。


在阿爾忒彌斯計(jì)劃的時(shí)間表中,2029年的阿爾忒彌斯5任務(wù)將使用藍(lán)月MK2著陸器,而“藍(lán)月MK2”的無人登月演示應(yīng)該是在2027年。藍(lán)月MK2著陸器體量更大不說,還要在軌補(bǔ)加液氧液氫推進(jìn)劑。目前液氧液氫在地面加注的難度就已經(jīng)很大了,大量氫氧推進(jìn)劑在軌加注更是難上加難。很難想象2027年藍(lán)月MK2著陸器能演示登月,更不要說2029年載人登月了。10年后藍(lán)月MK2著陸器能執(zhí)行載人登月任務(wù),都是已經(jīng)是非常樂觀的預(yù)期了。(作者:張雪松 圖片來源:藍(lán)色起源 把關(guān)專家:中國航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆)


歡迎掃碼關(guān)注深i科普!

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物!


或加入深i科普群,不定時(shí)分享各類科普活動(dòng)


聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認(rèn)真的!
掃描關(guān)注深i科普公眾號(hào)
加入科普活動(dòng)群
  • 參加最新科普活動(dòng)
  • 認(rèn)識(shí)科普小朋友
  • 成為科學(xué)小記者