三家中标者公布登月着陆器方案新细节

“星船”在月面上(效果图)

【《今日航天飞行》网站5月1日报道,航小宇译】美国宇航员下次登陆月球时所乘用的飞船将与1972年最后一次使用的阿波罗时代登月舱有诸多不同,而太空探索公司、蓝色起源公司和达因技术公司在如何送宇航员登月方面所采取的思路差异也很大。这三家公司4月30日从NASA拿到了总共9.67亿美元的资金支持。

太空探索公司提出用其巨型“星船”飞行器的一个改型来做这件事情,而蓝源和达因技术正在率领各自的企业团队设计研制较为常规的着陆器方案。NASA预计将从中选定一项方案,以在2024年尝试实施一项载人登月任务。这将是该局“阿蒂米斯”探月计划打算开展的一系列月球探险任务中的首项。

NASA这个登月着陆器项目名为“载人着陆系统”(HLS)。上述三项方案就是要帮助该局利用HLS来实现送人重返月球的目标。三种着陆器都拟在无人乘坐的情况下从地球起飞,然后同NASA的“猎户座”载人飞船会合。“猎户座”将载着NASA宇航员,由NASA“航天发射系统”(SLS)重型火箭从肯尼迪航天中心发射升空。

三项方案的相同之处也仅止于此。NASA马歇尔航天飞行中心HLS计划经理沃森-摩根说,三项方案有明显不同,分别采用了单级、两级和三级架构,而这正符合NASA所希望的创新和非相似余度思路。

三家公司中,蓝源的合同额最高,为5.79亿美元,占了六成。达因技术和太空探索公司则分别是2.53亿美元和1.35亿美元。这些经费只涵盖HLS合同方案下为期10个月的“基期”。NASA打算在明年2月开展一项续约评审,届时该局官员将很可能从中选出两家来继续开展全面的研制工作。但NASA尚未排除继续同时推进全部三项方案的可能。

NASA在其2021年预算申请中给出了一项经费安排方案,要求2024年前为载人登月着陆器项目花费184亿美元的联邦经费。NASA称,除联邦资金外,每家着陆器承包商自己也要提供资金来支持HLS研制。根据NASA预算文件,2024年前送人登月项目预计今后5年共要耗资约350亿美元。国会迄今为载人登月着陆器项目批拨了6亿美元,低于特朗普政府10亿美元的2020财年申请额。国会会为该项目批拨多少2021财年经费还不得而知。

“猎户座”在月球附近(效果图)

着陆器是NASA送人重返月球所需的最后一件关键飞行器。特朗普政府去年指示NASA在2024年底前把人送到月球南极。这比此前的规划提早了4年,迫使NASA不得不加速采购能够载人的月球着陆器。该局采取了国际空间站商业货物和人员运输项目所用的公私合作模式。虽然NASA未做要求,但所有三家公司都打算事先对其着陆器进行不载人试飞。

“阿蒂米斯”计划探月任务架构的其它要素包括“猎户座”载人飞船、SLS火箭和“门户”小型空间站。“门户”是NASA打算在高月球轨道上组装的一座有人照料科学前哨站,但其已不太可能被用于“阿蒂米斯”计划下的首次载人登月飞行。NASA主管载人探测与运行的副局长洛韦罗说,在首次登月任务中,“猎户座”飞船将会同着陆器直接会合。不过他说,后续任务将会把“门户”作为“中间人”。

太空探索公司的下一代“星船”飞行器可把大量的有效载荷送到月球。布莱登斯坦在接受采访时说,该公司的解决方案与其它厂家有很明显的不同,但绝对可能会改变格局,“所以我们不想小看它”。他说:“如果他们能够成功,我们想与其一同分享那种成功。”

登月用的“星船”将会由太空探索公司规划中的“超重”可复用火箭发射升空。该公司称,“星船”专门针对HLS计划提出的型号去掉了返回地球所需的襟翼和防热罩。该飞行器将会留在天上,在月面和月球轨道之间往返进行多次飞行。太空探索公司发推称,由于有很大的可居住和储物空间,“星船”能够运送大量的货物,用于科研,并用来支持在月面上开展稳健的作业,从而让建设和运行一座可持续的月球基地成为可行。

太空探索公司在“星船”项目上有其自己的雄心。利用私人资金,该公司已在得州博卡奇卡建造了一系列“星船”原型。在本周早些时候通过了一项压力测试后,一枚“星船”原型箭有可能会在未来数日进行点火试车,接下来还可能会进行一次150米高的跳跃试飞。

“星船”自身高约50米,直径约9米,从而让其它几项载人登月着陆器方案相形见绌。它将在“猛禽”发动机的推动下垂直起飞和降落。每台“猛禽”全力工作时可产生近50万磅(约2223千牛)的推力。同“超重”分离并入轨后,“星船”将在天上进行燃料补加,使其能够把人员和货物送往月球、火星和太阳系其它目的地。“星船”用于加油和储油的另两个衍生型号将会用来在轨道上为登月用型号输送新的推进剂,以让后者能够靠自身动力飞往月球。太空探索公司在“星船”用户手册中说,“利用停泊轨道燃料补加,‘星船’能把重量前所未有的有效载荷送上各类地球、地月和行星际飞行路线。”

NASA官员说,太空探索公司的投标方案要求“星船”不经由“门户”,而要直接同“猎户座”飞船对接。让“星船”在离开地球时不载人可降低按载人标准来配置“超重”火箭的压力。沃森-摩根说,太空探索公司的设计方案有很大的人员空间,设两个气闸舱,并有充裕的回送能力。她说,它能把多达100吨货物送上月球。她说,太空探索公司的投标方案包括要在天上进行推进剂转输验证,并要开展一次不载人的月球试着陆。

去掉返回地球所需襟翼或防热罩的“星船”可用来送NASA宇航员登月

马斯克当天说,“我认为我们已取得了通过在月球上建基地以及最终送人前往火星并在火星上建设一座自给自足的城市而在太空中创造极其令人振奋的未来的潜力”。太空探索公司去年已同NASA签了一项协议,要利用“星船”把无人漫游车、科学实验设备和其它货物送到月面。而现在,“星船”又有望承担起载人登月的任务。

蓝源正在同洛马、诺格和德雷珀联手研制一个“整体式着陆飞行器”(ILV)。德雷珀将牵头研制着陆器的航电和导航系统,而诺格将基于其“天鹅座”空间站货运补给飞船研制一个转移级。蓝源作为主承包商,将牵头研制一个下降级,以让宇航员能够实施精准的着陆。下降级将采用蓝源深度可调的BE-7低温氢氧发动机。

蓝源说,洛马将利用“猎户座”飞船的研制成果来建造上升级,用于送宇航员离开月面,回到留在月球轨道上的母船处。洛马还将牵头开展载人飞行操作和训练工作。上升舱最终可能会在月面和月球轨道间往返多次使用。NASA说,ILV各组件将由蓝源自己的“新格伦”和联合发射联盟公司的下一代“火神-半人马座”火箭发射。蓝源一位官员称,着陆器各组件可由商业火箭单独发射,也可放到一起由NASA的SLS火箭发射。

蓝源载人登月用着陆器(效果图)

蓝源首席执行官史密斯说:“这真的是一项高尚的事业,有着严肃的目的,所以我们组建了一支技艺高超的国家队。”他说:“这是那种十分大胆、所以需要同伙伴们一道来做的事情。在我看来,这是我们能够快速重返月球的唯一途径。”

蓝源的着陆器看上去与阿波罗登月舱最为相像。阿波罗登月舱为两级设计,分为下降级和上升级。蓝源方案下新加的转移模块用于把着陆器和宇航员从“猎户座”飞船或“门户”空间站所处的高月球轨道机动到较低的高度,以为着陆做准备。“猎户座”飞船不具备直接进入低月球轨道的推进能力。蓝源称,它会在2023年事先对下降级进行不载人的试着陆。

NASA称,达因技术公司的“达因技术载人着陆系统”(DHLS)将会作为一个整体发射,兼具上升和下降能力。位于亚拉巴马州的这家公司1月份发布了其着陆器方案的一幅效果图,显示其设有一个大型增压舱室、两个大型推进剂贮箱和发电用的太阳能帆板。在月面上,太阳板从着陆器向上竖起。

沃森-摩根说,达因技术的设计为两级架构,上升和下降共用一个组件,并具备随时中断飞行的能力。她说,达因技术的着陆器乘员舱位置很低,“让机组人员离月面很近,便于安全进出”。她说,该公司将进行一次验证飞行,以验证着陆器系统的关键能力。

达因技术公司称,其着陆器方案“能带来近期的可重复使用性和可持续性,并形成一项稳健、有商业上支持的着陆器能力,同时在居住、电力、热和其它分系统上采用经过飞行证明的技术”。该公司在一份新闻稿中说,其着陆器可供两人执行往返于月球轨道和月面之间的“名义任务”,包括在月球上停留一周。

达因技术公司的着陆器方案(效果图)

达因技术公司称,其着陆器各组件可由联合发射联盟公司的“火神-半人马座”火箭发射,也能作为一个整体由SLS-1B型火箭发射。SLS-1B型火箭将采用设4台发动机的升级型上面级,以替代SLS初期飞行所用的单发低温上面级。

达因技术公司称,其登月着陆器团队位于美国17个州和另外一个国家。着陆器各主要部件将在该公司设在亚拉巴马州北部的一座设施建造、试验和集成。该公司所率团队包括超过25家公司,其中包括联合发射联盟公司、内华达山脉公司、麦克萨技术公司、德雷珀公司和泰阿空间意大利公司。公司副总裁多林说,他们组建了由掌握经飞行证明技术的政府和企业伙伴组成的一支经验丰富的团队。

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