蓝月着陆器亮相,何时才能飞向月球?

 时间:2023-11-16 08:25:26来源:中国航天报

近日,美国宇航局局长尼尔森参观蓝色起源公司,该公司借机公布了蓝月月球着陆器货运版的全尺寸模型。这个货运着陆器名为“蓝月MK1”,它将为蓝月MK2载人着陆器验证一系列关键技术。但是,蓝月着陆器何时飞向月球仍未公布,载人登月的时间节点就更令人忧虑了。

强悍的货运能力

蓝色起源公司作为超级富翁贝索斯的“心头肉”,在商业航天公司中的技术实力仅次于SpaceX公司。贝索斯还利用人脉积极游说,在美国宇航局的载人登月着陆器竞标中扳回一局重启竞标,又在2023年5月击败竞争对手,拿到了美国宇航局第二轮载人登月器合同。

蓝月MK1着陆器效果图

蓝月着陆器拿到美国宇航局的合同并非偶然。它是一种非常先进的高性能月球着陆器,虽然现在只有一个货运版的全尺寸模型,但蓝月MK1着陆器的技术性能相当惊人。据蓝色起源公司介绍,未来将使用该公司正在研制的新格伦火箭发射蓝月MK1着陆器。蓝月MK1着陆器只需用单枚新格伦火箭发射,它受益于新格伦火箭直径7米、长度21.9米的大型整流罩,以及近地轨道45吨的庞大运力。

“蓝月MK1”体积重量比现有着陆器大得多,性能也十分强悍。蓝月着陆器使用高性能的液氧液氢推进剂,配合高比冲的BE-7氢氧发动机,运载能力自然出色。蓝色起源公司官网骄傲地提到,蓝月MK1着陆器具备将最重3吨的载荷货物运送到月面任何位置的能力。

3吨货运数据看起来平淡,但横向对比相当惊人。印度前不久成功着陆月球的月船三号着陆器,全重只有约1.75吨。至于美国商业月球载荷服务项目下那些中小型着陆器,货运能力就更是惨不忍睹了。美国准备于2024年发射的极地探索漫游者月球车只有430公斤重,美国好奇号和毅力号大型火星车,也才约1吨重。如果只考虑质量因素,蓝月MK1货运着陆器能把7辆极地探索漫游者月球车送上月球表面。即使考虑到载荷体积的约束,也能运送远比“好奇号”还大的月球车。它还将用于运送各种后勤补给物资、月球科考站和基地的基础设施,以及各种科学研究载荷,极大地增强美国的月球科考能力。

高性能的关键系统

蓝月MK1着陆器在技术上也可圈可点。蓝色起源公司称,第一个蓝月MK1着陆器编号为MK1-SN001,这将是一次纯演示任务。从SN002任务开始,着陆器将搭载客户载荷提供商业货运服务。

MK1-SN001任务将对蓝月着陆器的关键子系统——BE-7氢氧发动机、低温推进剂管理、飞控电子设备、通信导航控制系统进行实际验证,证明这些关键子系统的可靠性和着陆器整体设计的可行性,以及验证100米内精确着陆月面的能力。

蓝色起源公司正在开发先进、高性能的BE-7氢氧发动机。它使用3D打印/增材制造技术,双膨胀循环输送氢氧推进剂,真空推力约为4.54吨。发动机整体设计十分简洁,同时具有453秒的真空比冲,是蓝月着陆器强大运力的基础。

为实现精确着陆,蓝色起源公司还在研制使用激光雷达的地形定位系统,着陆系统将在新谢泼德例行的亚轨道飞行中进行着陆测试,随后在蓝月MK1月球着陆器上试验。蓝色起源公司表示,研制中的精确软着陆系统能把着陆精度偏差值降低到个位数。

毫不夸张地说,蓝月MK1着陆器一旦成为现实,美国无人探月能力将实现飞跃性的提升。“蓝月MK1”还只是无人货运着陆器,蓝月MK2着陆器性能更强,它极其激进地使用液氧液氢推进剂在轨补加技术,使用多台BE-7发动机,具备将4名航天员送上月球表面并支持他们活动长达一个月的能力。“蓝月MK2”也会有货运版,重复使用时运力最大为20吨,一次性使用时更是提高到30吨,具备运送20吨级月球居住舱、建设月球基地的能力。

奔月何时成行?

蓝色起源公司介绍中的蓝月着陆器先进而强大,能够满足美国航天从近期无人探月、中期载人登月到远期建设月球基地的需求。梦里走了很多路,醒来时还是躺在床上。从蓝色起源公司和蓝月着陆器的发展史来看,蓝月着陆器离梦想成真还有很长一段路要走。

美国宇航局局长参观蓝月着陆器模型

首先,蓝月着陆器的研制史让人无法乐观。“蓝月”其实并非阿尔忒弥斯计划启动后提出的新概念,早在2016年,蓝色起源公司就雄心勃勃地提出了蓝月着陆器的设想,2017年蓝月项目正式对外公开。最早的蓝月着陆器具备将4.5吨载荷送上月球表面的能力,而且号称要在2020年进行首次登月。

随着美国启动载人登月计划,蓝色起源公司大力推销蓝月着陆器,2019年5月首次展示蓝月模型,并宣传它具备将6.5吨载荷送上月面的能力,增强的载人和货运型着陆器性能更强。

2019年10月,蓝色起源公司牵头,联合洛·马、诺·格和Draper公司组成“国家队”,以3舱登月器设计竞争阿尔忒弥斯计划的载人着陆器。这个设计和早期的蓝月着陆器截然不同,并在招标中输给了登月版“星舰”。蓝色起源公司在一番政治运作后,重获招标机会。

2023年,蓝色起源公司拿到合同卷土重来,这回蓝月着陆器的设计又与过去大相径庭。蓝月着陆器反复折腾更改设计,现在展出的也只是实物模型,而不是装配中的真实着陆器。考虑到组装完成后还需要进行大量测试,“蓝月”的研制进度实在不容乐观。

此外,蓝月着陆器奔向月球,技术上也存在诸多“拦路虎”。首先是作为“坐骑”的新格伦火箭。新格伦火箭最早计划于2020年首飞,但现在经过3次推迟后已改为2024年首飞,而且不排除进一步推迟的可能。蓝月着陆器的研发进度是更大的问题。BE-7氢氧发动机作为“蓝月”的核心动力,到今年3月底热试车才累计超过4000秒,对比其他上面级氢氧发动机,仍需要更多的试车来验证其可靠性。而蓝月的飞控和轨姿控系统,以及精确着陆技术,也都需要尽快完成开发。根据今年10月《航空周刊》报道,蓝月MK1着陆器的首次任务已从2024年推迟到不早于2026年。考虑到蓝色起源公司的研制时间节点一贯拖延不靠谱,3年内蓝月MK1-SN001飞向月球的可能性并不大。

在阿尔忒弥斯计划的时间表中,2029年的阿尔忒弥斯5任务将使用蓝月MK2着陆器,而“蓝月MK2”的无人登月演示应该是在2027年。蓝月MK2着陆器体量更大不说,还要在轨补加液氧液氢推进剂。目前液氧液氢在地面加注的难度就已经很大了,大量氢氧推进剂在轨加注更是难上加难。很难想象2027年蓝月MK2着陆器能演示登月,更不要说2029年载人登月了。10年后蓝月MK2着陆器能执行载人登月任务,都是已经是非常乐观的预期了。(作者:张雪松 图片来源:蓝色起源 把关专家:中国航天科技集团科技委副主任 江帆)

编辑:ZMX 审编:AD

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