藍月著(zhù)陸器亮相,何時(shí)才能飛向月球?
來(lái)源:科普中國
發(fā)布時(shí)間:2023-11-16
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近日,美國宇航局局長(cháng)尼爾森參觀(guān)藍色起源公司,該公司借機公布了藍月月球著(zhù)陸器貨運版的全尺寸模型。這個(gè)貨運著(zhù)陸器名為“藍月MK1”,它將為藍月MK2載人著(zhù)陸器驗證一系列關(guān)鍵技術(shù)。但是,藍月著(zhù)陸器何時(shí)飛向月球仍未公布,載人登月的時(shí)間節點(diǎn)就更令人憂(yōu)慮了。


強悍的貨運能力

藍色起源公司作為超級富翁貝索斯的“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(shuō),在美國宇航局的載人登月著(zhù)陸器競標中扳回一局重啟競標,又在2023年5月?lián)魯「偁帉κ?,拿到了美國宇航局第二輪載人登月器合同。


藍月MK1著(zhù)陸器效果圖

藍月著(zhù)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(zhù)陸器,雖然現在只有一個(gè)貨運版的全尺寸模型,但藍月MK1著(zhù)陸器的技術(shù)性能相當驚人。據藍色起源公司介紹,未來(lái)將使用該公司正在研制的新格倫火箭發(fā)射藍月MK1著(zhù)陸器。藍月MK1著(zhù)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(cháng)度21.9米的大型整流罩,以及近地軌道45噸的龐大運力。


“藍月MK1”體積重量比現有著(zhù)陸器大得多,性能也十分強悍。藍月著(zhù)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,運載能力自然出色。藍色起源公司官網(wǎng)驕傲地提到,藍月MK1著(zhù)陸器具備將最重3噸的載荷貨物運送到月面任何位置的能力。


3噸貨運數據看起來(lái)平淡,但橫向對比相當驚人。印度前不久成功著(zhù)陸月球的月船三號著(zhù)陸器,全重只有約1.75噸。至于美國商業(yè)月球載荷服務(wù)項目下那些中小型著(zhù)陸器,貨運能力就更是慘不忍睹了。美國準備于2024年發(fā)射的極地探索漫游者月球車(chē)只有430公斤重,美國好奇號和毅力號大型火星車(chē),也才約1噸重。如果只考慮質(zhì)量因素,藍月MK1貨運著(zhù)陸器能把7輛極地探索漫游者月球車(chē)送上月球表面。即使考慮到載荷體積的約束,也能運送遠比“好奇號”還大的月球車(chē)。它還將用于運送各種后勤補給物資、月球科考站和基地的基礎設施,以及各種科學(xué)研究載荷,極大地增強美國的月球科考能力。


高性能的關(guān)鍵系統

藍月MK1著(zhù)陸器在技術(shù)上也可圈可點(diǎn)。藍色起源公司稱(chēng),第一個(gè)藍月MK1著(zhù)陸器編號為MK1-SN001,這將是一次純演示任務(wù)。從SN002任務(wù)開(kāi)始,著(zhù)陸器將搭載客戶(hù)載荷提供商業(yè)貨運服務(wù)。


MK1-SN001任務(wù)將對藍月著(zhù)陸器的關(guān)鍵子系統——BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機、低溫推進(jìn)劑管理、飛控電子設備、通信導航控制系統進(jìn)行實(shí)際驗證,證明這些關(guān)鍵子系統的可靠性和著(zhù)陸器整體設計的可行性,以及驗證100米內精確著(zhù)陸月面的能力。


藍色起源公司正在開(kāi)發(fā)先進(jìn)、高性能的BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機。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)機整體設計十分簡(jiǎn)潔,同時(shí)具有453秒的真空比沖,是藍月著(zhù)陸器強大運力的基礎。


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


毫不夸張地說(shuō),藍月MK1著(zhù)陸器一旦成為現實(shí),美國無(wú)人探月能力將實(shí)現飛躍性的提升?!八{月MK1”還只是無(wú)人貨運著(zhù)陸器,藍月MK2著(zhù)陸器性能更強,它極其激進(jìn)地使用液氧液氫推進(jìn)劑在軌補加技術(shù),使用多臺BE-7發(fā)動(dòng)機,具備將4名航天員送上月球表面并支持他們活動(dòng)長(cháng)達一個(gè)月的能力?!八{月MK2”也會(huì )有貨運版,重復使用時(shí)運力最大為20噸,一次性使用時(shí)更是提高到30噸,具備運送20噸級月球居住艙、建設月球基地的能力。


奔月何時(shí)成行?

藍色起源公司介紹中的藍月著(zhù)陸器先進(jìn)而強大,能夠滿(mǎn)足美國航天從近期無(wú)人探月、中期載人登月到遠期建設月球基地的需求。夢(mèng)里走了很多路,醒來(lái)時(shí)還是躺在床上。從藍色起源公司和藍月著(zhù)陸器的發(fā)展史來(lái)看,藍月著(zhù)陸器離夢(mèng)想成真還有很長(cháng)一段路要走。


美國宇航局局長(cháng)參觀(guān)藍月著(zhù)陸器模型


首先,藍月著(zhù)陸器的研制史讓人無(wú)法樂(lè )觀(guān)?!八{月”其實(shí)并非阿爾忒彌斯計劃啟動(dòng)后提出的新概念,早在2016年,藍色起源公司就雄心勃勃地提出了藍月著(zhù)陸器的設想,2017年藍月項目正式對外公開(kāi)。最早的藍月著(zhù)陸器具備將4.5噸載荷送上月球表面的能力,而且號稱(chēng)要在2020年進(jìn)行首次登月。


隨著(zhù)美國啟動(dòng)載人登月計劃,藍色起源公司大力推銷(xiāo)藍月著(zhù)陸器,2019年5月首次展示藍月模型,并宣傳它具備將6.5噸載荷送上月面的能力,增強的載人和貨運型著(zhù)陸器性能更強。


2019年10月,藍色起源公司牽頭,聯(lián)合洛·馬、諾·格和Draper公司組成“國家隊”,以3艙登月器設計競爭阿爾忒彌斯計劃的載人著(zhù)陸器。這個(gè)設計和早期的藍月著(zhù)陸器截然不同,并在招標中輸給了登月版“星艦”。藍色起源公司在一番政治運作后,重獲招標機會(huì )。


2023年,藍色起源公司拿到合同卷土重來(lái),這回藍月著(zhù)陸器的設計又與過(guò)去大相徑庭。藍月著(zhù)陸器反復折騰更改設計,現在展出的也只是實(shí)物模型,而不是裝配中的真實(shí)著(zhù)陸器??紤]到組裝完成后還需要進(jìn)行大量測試,“藍月”的研制進(jìn)度實(shí)在不容樂(lè )觀(guān)。


此外,藍月著(zhù)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。新格倫火箭最早計劃于2020年首飛,但現在經(jīng)過(guò)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。藍月著(zhù)陸器的研發(fā)進(jìn)度是更大的問(wèn)題。BE-7氫氧發(fā)動(dòng)機作為“藍月”的核心動(dòng)力,到今年3月底熱試車(chē)才累計超過(guò)4000秒,對比其他上面級氫氧發(fā)動(dòng)機,仍需要更多的試車(chē)來(lái)驗證其可靠性。而藍月的飛控和軌姿控系統,以及精確著(zhù)陸技術(shù),也都需要盡快完成開(kāi)發(fā)。根據今年10月《航空周刊》報道,藍月MK1著(zhù)陸器的首次任務(wù)已從2024年推遲到不早于2026年??紤]到藍色起源公司的研制時(shí)間節點(diǎn)一貫拖延不靠譜,3年內藍月MK1-SN001飛向月球的可能性并不大。


在阿爾忒彌斯計劃的時(shí)間表中,2029年的阿爾忒彌斯5任務(wù)將使用藍月MK2著(zhù)陸器,而“藍月MK2”的無(wú)人登月演示應該是在2027年。藍月MK2著(zhù)陸器體量更大不說(shuō),還要在軌補加液氧液氫推進(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年藍月MK2著(zhù)陸器能演示登月,更不要說(shuō)2029年載人登月了。10年后藍月MK2著(zhù)陸器能執行載人登月任務(wù),都是已經(jīng)是非常樂(lè )觀(guān)的預期了。(作者:張雪松 圖片來(lái)源:藍色起源 把關(guān)專(zhuān)家:中國航天科技集團科技委副主任 江帆)


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