2021年12月2日星期四

科学好故事|向月球前进的下一代机器人探测器|月球|登月|NASA


  来源:airspacemag

  撰文:Joe Pappalardo

  翻译:叶子

图为艺术家绘制的Nova-C登月飞行器在月球表面的概念图。不过这台重2240磅的航天器要到明年才会搭乘SpaceX公司的猎鹰9号火箭发射升空。  图为艺术家绘制的Nova-C登月飞行器在月球表面的概念图。不过这台重2240磅的航天器要到明年才会搭乘SpaceX公司的猎鹰9号火箭发射升空。

  上世纪60年代,登月竞赛还不喾于一场战争;现如今,却已然变成了一门生意。

  黎明时分,几辆车从直觉机器公司的机棚大门中缓缓驶出,顺利汇入车流中,向休斯顿郊外的艾灵顿航天基地开去。直觉机器公司将在这里测试一台月球登陆器的引擎。

  在这支由皮卡和拖车组成的小小车队中,最关键的部分是一辆装载着几台火箭引擎的平板车。直觉机器公司的员工将这辆平板车叫做"可移动测试台"。该公司CEO史蒂夫·阿尔特姆斯表示:"我们没有选择在某个偏远的地方花50万美元建造测试设施,相反,我们仅花1.6万美元买了一辆卡车、然后进行了改装。"

  只见这支车队穿过大门,在安检口暂停了一下,然后继续朝一条废弃的飞机滑行道驶去。沥青路面上用黄色画了个大的"X"字,意味着这条跑道已经弃置不用了。驾驶卡车的员工将测试台停在了距"指挥拖车"100米处,然后熟练地展开操作、准备点火。

图为2021年8月,直觉机器公司CEO史蒂夫·阿尔特姆斯(中)带领NASA访客参观位于休斯顿的公司总部。  图为2021年8月,直觉机器公司CEO史蒂夫·阿尔特姆斯(中)带领NASA访客参观位于休斯顿的公司总部。

  在现场的其他人看来,这些拖车和平板车看上去平平无奇。但对直觉机器公司的员工而言,它们其实就是一台名叫Nova-C的登月飞行器。主发动机的喷嘴从平板车后方伸出,旁边放置着一个用于测试反应控制推进器的真空舱。防爆墙后面放有各自独立的甲烷、氧气和氮气罐。控制拖车上载有该飞行器的第一套飞行控制系统。这套东西或许与我们对太空飞行器的理解大相径庭,但其上搭载的部分硬件和软件或将使其成为自上世纪70年代以来、首个实现月球软着陆的美国飞行器。

  在NASA的重返月球计划中,一支机器人小队将率先登陆月球。该机构希望借私人企业之力实现这些雄伟的目标。目前已有十几家规模不等的公司开始了新一代机器人登月飞行器的打造。

  2019年5月,NASA将任务派给了其中的三家公司:位于匹兹堡的Astrobotic Technology公司;位于新泽西的OrbitBeyond公司;以及直觉机器公司。(OrbitBeyond两个月后由于财务原因退出了此次任务)。其中,Astrobotic Technology公司计划明年将11份载荷送上月球,目标登陆地点为月球正面一个名为"死湖"的大型撞击坑。直觉机器公司明年也将向月球送去一些载荷,其中六份计划送往"风暴洋"。等到2023年末,Astrobotic Technology公司还会向月球南极再送去一批载荷。同年,第三家供应商Firefly Aerospace将在"月球非极地区域"开展实验。第四家供应商Masten Space Systems也计划向月球南极运送8台载荷。

图为直觉机器公司用一辆平板车改造的测试台。引擎设计师莫尔海德(右)正在做Nova-C登陆器引擎点火测试前的最后调整。  图为直觉机器公司用一辆平板车改造的测试台。引擎设计师莫尔海德(右)正在做Nova-C登陆器引擎点火测试前的最后调整。

  从合作方的数量可以看出NASA的最新商业重点落在何处。NASA没有将飞行器委托给其它公司按照规范制造,而是要求业界提供已准备好执行任务的硬件设备,客户付款后即可使用。货运行业和国际空间站定期接送宇航员采用的就是这种方法(不过后一种情况常有延误)。

  "为了NASA,我们一定要成功。"阿尔特姆斯表示,"万一我们失败,他们就不愿继续承担这类风险了。"

  此外,还有其它公司(包括资金实力雄厚的蓝色起源公司和太空探索公司)也计划参与这场激烈竞争。今年八月,蓝色起源公司发起了一场诉讼,指控NASA在选择太空探索公司制造载人登月飞行器的过程中,"评标过程不合法且不正当"。

  这些都给直觉机器公司的项目团队带来了很大的压力。2020年1月,中标仅过去八个月后,该公司的测试便开始了。工程师花了好几个小时做准备。他们先是将电源和数据线接好,设置好三脚架上的高分辨率摄影机,进行了多次阀门测试,最后穿上防护服、戴上头盔,开始灌注液氧。

  无论从哪个角度来看,这家仅有130人的初创公司都面临着巨大的压力。可为什么这里人人都笑容满面呢?项目经理格雷格·瓦多斯解释道:"因为我们做事的速度比NASA快得多,我们很乐于看到这一点。"

图为SpaceIL的设计师正在欣赏重约1290磅的  图为SpaceIL的设计师正在欣赏重约1290磅的"创世纪号"登月飞行器。遗憾的是,该飞行器在2019年4月11日失去信号后坠毁。

  另一轮循环

  阿波罗计划结束后,月球似乎就被人遗忘了。虽然有过许多关于建立月球市场的讨论,甚至还有奖金高达千万美元的Google月球X大奖,但自1976年以来,只有中国成功实现了登月。

  如今对美国而言,重启探月行动的迫切性已经达到了国家层面。2018年3月,NASA启动了"商业月球载荷服务(CLPS)"计划,准备先将一支由小型机器人登月飞行器和月球车组成的队伍送上月球,后续再进一步开展载人登月任务。

  这将为野心勃勃的阿尔忒弥斯任务做好必要的准备。NASA计划与商业伙伴和其它国际合作方一起实现人类在月球的长期居留,最终以此作为火星远征任务的跳板。但要想实现这些,登月飞行器首先要将22磅载荷送上月球表面。

  NASA宣布了自己的计划后,直觉机器公司率先举手,成为了众多参与登月任务的初创公司的中流砥柱。从某种意义上来说,这家公司就像NASA约翰逊航天中心"难民"们的专属避难所。阿尔特姆斯就曾担任过NASA约翰逊航天中心的工程总监。在任期间,NASA开展了多次往返飞行任务。但在NASA的生活令他感到苦不堪言。"我们想创造一种紧迫感,"阿尔特姆斯回忆道,"我们在NASA完成了航天飞机的退伍,完成了国际空间站的组装,后来又终止了星座计划。所有这些似乎都是为了能力建设,根本没有目的地。于是我们决定跳槽了。"

图为Nova-C登陆器引擎于2021年3月开展的第45次点火测试。使用液态甲烷驱动登月飞行器引擎将成为直觉机器公司的众多成就之一。  图为Nova-C登陆器引擎于2021年3月开展的第45次点火测试。使用液态甲烷驱动登月飞行器引擎将成为直觉机器公司的众多成就之一。

  直觉机器公司的初衷是成为一家商业公司兼智库机构,为航空、能源和医疗行业提供工程解决方案。但成立之后,该公司的主要业务一直是无人机,而不是登月飞行器。直到2018年,美国修改了月球相关政策,重新将月球作为"任务重点,强调了其紧迫性"。这家小小的公司成功击败了其它竞争者,参与了首期CLPS任务。在此之后,该公司员工人数迅速翻番,如今在职者既有NASA的"退伍老兵",又有刚刚毕业的年轻工程师。

  例如,现年25岁的马里奥·马吉奥从科罗拉多大学博尔德分校拿到航空航天工程硕士学位后,一心想去休斯顿求职,如今他任职的团队正在为NASA研发登月飞行器。他指出:"在目前尚未退休的人中,有过登月经验的人可谓寥寥无几。"

  直觉机器公司之前曾想与波音公司联手、为NASA打造载人级登月飞行器。但波音在人类登陆系统的竞标中输给了其它竞争者。不过,考虑到直觉机器公司一直在为阿尔忒弥斯计划进行硬件研发,该公司员工相信他们还有机会。例如,他们的3D打印VR3500着陆引擎在马歇尔太空飞行中心的115号测试场创下了连续测试时间的最长记录。因此直觉机器公司或许还可以与某家人类登录系统的中标公司合作,参与其它登月飞行器项目。

  直觉机器公司既有政府资金的支持,又有巨大的商业潜力。但如果无法成功登月,这些都毫无意义。

:http://www.kjdsnews.com/a/698017.html

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