近日，美國(guó)宇航局局長(zhǎng)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(guó)宇航局的載人登月著陸器競(jìng)標(biāo)中扳回一局重啟競(jìng)標(biāo)，又在2023年5月?lián)魯「?jìng)爭(zhēng)對(duì)手，拿到了美國(guó)宇航局第二輪載人登月器合同。

藍(lán)月MK1著陸器效果圖

藍(lán)月著陸器拿到美國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(duì)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(jiǎn)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(cè)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(guó)無人探月能力將實(shí)現(xiàn)飛躍性的提升?！八{(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(zhǎng)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(guó)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(mèng)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(mèng)想成真還有很長(zhǎng)一段路要走。

美國(guó)宇航局局長(zhǎng)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?！八{(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(duì)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(guó)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(guó)家隊(duì)”，以3艙登月器設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)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(cè)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(duì)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(guó)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)