「新星-C」落月險象環生,商業探月路在何方?

2月23日,美國直覺機器公司的新星-c着陸器克服設備故障,降落在月球南極附近。2月29日凌晨,該公司在新聞發佈會上宣布着陸器的工作將結束,並公布了它抵達月面時的照片。照片顯示,在接觸月面的瞬間,着陸器6條着陸腿中的一條折斷了。儘管如此,此次落月仍標誌着美國商業落月任務首次取得成功,也是時隔50多年後美國航天器首次登月。

▲新星-c着陸器6條着陸腿中的一條折斷

那麼美國航天界賦予新星-c着陸器哪些任務目標和意義?商業探月模式下,應用技術和方案理念有哪些新穎之處?有望推動收穫哪些創新成果和市場前景呢?

開拓領域擔當重任

「新星-c」是本次落月任務「艱難成功」的着陸器型號名稱,而這台着陸器的名字則是「奧德修斯」,任務代號是im-1,即「直覺機器公司第一次落月任務」之意。

此前,美國首個商業落月任務失敗,游隼號探測器再入大氣層燒毀。根據美國月球勘測軌道器拍攝的照片和「新星-c」回傳的圖像數據,外界確定:「新星-c」軟着陸在月面南緯80.13度、東經1.44度、海拔2579米處,刷新了去年印度月船3號探測器創造的紀錄,成為迄今距離月球南極最近的着陸器。

該型着陸器高4.3 米,寬1.6米,整體外觀是六邊形橫截面的柱體。6條着陸腿相繼展開後,着陸器直徑可達4.6米。

▲新星-c着陸器側翻示意圖

​這台着陸器攜帶了約130公斤有效載荷,其中6個屬於美國宇航局,用於關鍵技術驗證。比如,「新星-c」的着陸點是「阿爾忒彌斯-3」任務的13個預選着陸點之一,其着陸過程和地形地質勘測成果將直接影響美國航天員「重返月球」的進程。目前,「阿爾忒彌斯-3」載人登月任務已延期至2027年初,屆時兩名航天員能否安全地踏上月球表面,很大程度上取決於新星-c着陸器等一系列探測器的工作成果。

總體來說,新星-c着陸器承擔著三大任務目標,意義不可低估。

其一,開拓商業探月領域。「新星-c」的成功雖不完美,仍表明商業航天力量在探月領域取得了重大進展。今年,美國計劃開展至少6次商業探月任務,初步展現出商業航天的巨大潛力和效率優勢。隨着每次探月任務收穫成果,商業航天有望在未來的月球探索和開發任務中扮演更重要的角色。

其二,探索月球南極地區。「新星-c」選擇在月球南極附近着陸,旨在探索該地區的潛藏資源,特別是永久陰影區內的水冰資源。通過一系列商業月球探測器的成果,科學家可以更好地了解月球地質構成和資源分佈,對於規劃中的月球基地建設和遙遠深空探索任務是至關重要的。

其三,助力科學研究。依靠無線電光譜儀、激光反射器陣列、激光雷達、立體相機等儀器設備,「新星-c」原計劃開展月球地質學、月球環境等科學研究。通過收集和分析月球表面的樣本和數據,科學家可以深入研究月球演化過程。

靈活理念推動創新

顧名思義,商業探月的最大特點之一是將商業思維和運作模式引入太空探索事業。或者說,促使航天任務貫徹商業理念,藉助商業模式和市場機制來推動航天事業取得進展。

▲新星-c落月過程圖像

傳統上,太空探索主要由政府機構和國際合作組織資助,一般不考慮直接盈利。而商業航天通過引入商業投資,在利潤預期和市場願景驅動下,為太空探索注入了新的活力和動力,商業探月則是近地軌道商業航天活動的進一步拓展。

在業務內容方面,目前已開展或即將開展的商業航天活動涉及亞軌道和太空旅遊、地外資源開採、商業目的性科學研究等多個領域,以便吸引更多私營企業和投資者參與太空任務中,為私營企業提供了更多的商業機會和發展空間。

例如,一些企業正在摸索推出私人繞月旅遊服務,還可能在不遠的將來嘗試運送人員前往繞月空間站甚至月面上,這必然會推動一系列航天研發和試驗。

另有一些商業探月方案則提出了資源開採的目標,希望更細緻、更全面地勘測月球資源,嘗試進行資源原位利用,建設月球基地,將高價值成果運回地球。這有望促進更低成本、更高頻次的地月空間運輸、月球着陸技術發展,對於月球軌道和月面工作航天器研發也有較大幫助,進而激發更多商業航天力量投資參與創新創業活動,推動太空產業快速發展。

特殊的科研活動往往也帶有商業目的,比如新星-c着陸器的載荷包括體育裝備公司的設備,計劃在月面開展熱反射技術測試。

在運作模式方面,由於商業探月通常涉及多方合作,包括政府機構、私營企業、軍民科研機構和投資機構等,各方協同和工程管理需要克服更大的挑戰。通過各方合作和共享資源,有望實現資源利用率最大化和成本最小化,促使多方共贏。例如,美國一些商業探月任務由政府機構和私營企業共同資助,共擔太空探索的成本和風險。

在技術創新方面,商業探月為了實現盈利,在努力向管理要效益的同時,通常會積極開發和應用新穎的技術裝備。這些新技術裝備兼有較高的性能指標和風險難度,其研發和應用不僅會推動太空技術進步,還可以帶動相關產業的創新和進步。

為了應對地月空間環境中的各種挑戰,某些商業探月方案提出了新型太空飛行器和着陸器設計概念,探討在地月空間內部署功能多樣的綜合星座,藉助太空拖船「擺渡」載荷等。諸多創新研究必將推動太空技術進步和普及應用。

促使市場技術雙贏

結合以往探月任務的成果轉化應用情況,航天專業人士認為,商業探月活動將吸引更廣泛的社會資本參與,從而加速推動航天技術發展和科研進步,並促使航天產業市場擴大,最終降低探月活動難度,助力可持續發展。

首先,探月任務和地月空間活動會引領火箭、航天器技術進步和軌道選擇、電磁頻譜等研究進展。商業探月任務將顯著增加發射機會,提高任務頻次,努力嘗試新設計、新思路,以便提升成功率和任務效費比。

預計隨着商業探月活動逐漸進入高潮,高效率地月空間飛行器、集約化高精度着陸器、跳躍式和飛行式月面探測器、月球資源開採設備、月面供能和建築模式等新概念技術方案有可能加速應用,而這些成果的背後離不開新型航天發動機、先進航天器設計和材料、自主導航系統等基礎領域的科研創新,有望為更複雜、更深遠的太空探索活動提供更高效、更可靠的技術支持。

其次,商業探月有望開闢新的資源利用研究領域和應用市場。通過勘探和開發月球水冰資源、稀有礦物等,商業航天力量擁有實現穩定盈利的可能,從而為太空產業發展提供重要的物質基礎。

事實上,商業探月乃至商業航天活動並非寄希望於「一夜暴富」,合理的經營方案普遍追求穩定獲利,這就為探月乃至更多複雜航天任務的可持續進步提供了可能。商業航天活動頻繁實施,目標五花八門,將促使航天發射和運輸成本下降,進而加速降低太空旅遊和服務等新興產業普及的「門檻」。比如,隨着參與商業探月等航天任務的單位越來越多,衛星維修、太空物流等航天服務必將提供新的廣闊商機。

更何況,商業探月的「主業」——開發和利用月球資源,建立完善「閉環經營」的地月空間產業鏈,有望為地球資源短缺和環境問題貢獻解決方案,促進人類社會朝着可持續發展的目標邁進。

最後,或許有人仍對商業探月的近期盈利前景存有疑慮,那麼不妨回到基礎目標——促進科學研究與宇宙探索進程。藉助更多探索月球乃至遙遠深空的任務,科學家可以更深入地了解宇宙奧秘,為科學發展和技術創新提供新動力。

(來源:中國航天報)