美國國家航空航天局(NASA,又稱太空總署)宣佈了「阿提米絲」(Artemis)登月計劃的硬件製造商名單,入選者共有三家太空公司。與這些公司簽訂的合約金額總計達9.67億美元,在未來10個月內,各自完成獨立的著陸器和任務設計。

阿提米絲(又譯作阿蒂蜜絲)計劃是美國總統川普在2017年指示NASA啟動的登月計劃。在此計劃之下,人類最晚將在2024年重返月球,並嘗試建立長期據點。

入選NASA阿提米絲登月計劃三家公司登月系統構想圖。(NASA)
入選NASA阿提米絲登月計劃三家公司登月系統構想圖。(NASA)

這三家公司中,包含了科技億萬富豪、特斯拉汽車創辦人馬斯克(Elon Musk)的太空探索公司(SpaceX)、亞馬遜總裁、世界首富貝佐斯(Jeff Bezos)的藍源太空公司(Blue Origin),以及擅長無人機技術的美國動力公司(Dynetics)。

NASA局長布萊登斯汀(Jim Bridenstine)說:「這是登月計劃最後一塊拼圖。」他表示,「這是自阿波羅時代以來,NASA首次直接為載人著陸系統提供資金」,具有「歷史性的」意義。

和近50年前的阿波羅計劃相比,阿提米絲計劃不僅要登陸月球,更準備在月球上建立長期據點,並利用月球的經驗,使人類能航向火星。除了測試更多新科技,如可重複加油、重複使用的登陸器和月球小型太空站等之外,也會探索月球上的更多區域。

由於三個團隊的提案截然不同,獲得的資金也有很大的出入。藍源太空團隊作為NASA的主要承包商,邀請了包括洛克希德馬丁(Lockheed Martin)、諾斯羅普格魯曼(Northrop Grumman)、德雷珀(Draper)等傳統航太大廠共同合作,獲得的資助也是最高的,足有5.79億美元。

SpaceX的設計,就是著名的星艦(Starship)計劃。Starship是一種完全可重複使用的發射和著陸系統,這項計劃拿到了1.35億美元的資金。在4月26日晚上,Starship全尺寸太空梭原型已經通過低溫測試。通過這項補助,SpaceX可以測試太空加油與著陸月球的功能。

Dynetics是有豐富經驗的國防承包商,他們的團隊涵蓋25個分包商,獲得了2.53億美元。他們設計了兩段式著陸器,Dynetics提案的著陸艇,機艙位於地面低處,使太空人可輕易進出,便於運輸工具和樣本。

這次的合約會到2021年2月結束,屆時NASA會再評估,由哪些較為成熟可靠的團隊繼續進行下一個階段的研發。

藍源太空的綜合著陸器

藍源太空公司(Blue Origin)的三段式月球著陸器,稱為綜合著陸器(ILV)。系統包括:藍源太空自行研發的「BE-7」低溫火箭發動機(使用液氫和液氧作為燃料)、洛克希德馬丁公司建造的座艙、諾斯羅普格魯曼公司開發的類似於其天鵝座貨運模塊的傳輸模塊,以及由德雷珀提供的製導、導航和控制系統,還有航空電子設備和軟件系統。

綜合著陸器可以用商業火箭發射,包括藍源太空公司的新格倫(New Glenn)火箭、聯合發射聯盟(ULA)的火神(Vulcan)火箭,以及NASA正在開發的太空發射系統(SLS)火箭。

藍源太空方案由於聯合了眾多最有實力的公司,被戲稱為「藍源太空國家隊」。他們的方案將在執行載人飛行任務之前,對著陸器模塊進行月球著陸測試。

SpaceX的星艦計劃

SpaceX星艦(Starship)計劃,是由SpaceX推出的下一代發射載具,預計將代替獵鷹9號、獵鷹重型運載火箭以及龍飛船等載具執行地球軌道上的任務。星艦在軌加注燃料後,亦可完成地月轉移以及直擊火星的任務。這一概念於2017年9月由馬斯克正式公佈。

SpaceX在2012年左右開始開發火星殖民系統(MCT,即星艦前身),而火箭使用的猛禽火箭發動機則在2016年正式開始測試。BFR的首個火箭原型在2018年3月開始製造,隨後馬斯克在一場發佈會上宣佈了BFR的後續計劃。

在發佈會上馬斯克重新命名了BFR,他將第一級助推器稱為超級重型(Super Heavy),將第二級飛船稱為星艦(Starship)。SpaceX同時表示,其最初期望是在2022年發射貨運飛船去火星,然後在2024年執行載人計劃。

整個計劃,包含了可重複使用的運載火箭,以及用於支持火箭快速發射、復用的地面基礎設施,SpaceX還會研發可以在近地軌道進行在軌加注燃料的技術。作為超重型運載火箭,星艦的近地軌道運力將不低於100噸(220,000磅)。

如今,SpaceX正在建造用於測試的一系列星艦原型,它們都是用不鏽鋼製作的,所以建造時間也就大大地縮短了,SpaceX甚至可以為其搭建專門的生產流水線,這使得SpaceX可以用更高的頻率進行火箭測試並快速地從中發現問題,之後SpaceX就可以針對問題迅速地做出改進。

2018年8月,美國軍方首次公開討論了使用BFR的興趣。美國空軍空中機動司令部負責人,對BFR在30分鐘內點對點地將150噸載荷投放到世界上任何一個地方的能力十分感興趣。他們預計這類大型運輸能力「可能在未來五到十年內擁有」。

SpaceX下一代運載火箭設計結合了幾種元素,根據馬斯克的說法,這些元素將使長時間超越地球軌道(BEO)的太空飛行成為可能。SpaceX預測該設計可以降低發射成本,它還將服務於傳統近地軌道市場的所有可用任務,這使SpaceX將其大部份開發資源集中在下一代運載火箭上。

NASA阿提米絲登月計劃的月球軌道中轉基地的完成渲染圖。(NASA)
NASA阿提米絲登月計劃的月球軌道中轉基地的完成渲染圖。(NASA)

美國動力兩段式著陸系統DHLS

美國動力公司(Dynetics)已組建了一個由25個分包商組成的團隊,他們將合作開發他們的兩段式動力人著陸系統(DHLS)。

DHLS的登陸艙的設計理念,不同於藍源太空和SpaceX,而是更接近月球表面,以使宇航員能夠輕鬆進出月球表面,並具有「隨時中止能力」。它還將能夠與獵戶座太空艙和月球軌道中轉基地對接,並可以使用各種不同的商業火箭發射。◇