潮科技 | 人類或將重返月球？洛馬公司商業月球著陸器新方案
編者按：本文來自於 微信公眾號：“星際智匯”（ID：space_707），作者：李虹琳， 36氪經授權轉發。文章原標題 “美國離重返月球還有多遠？洛馬公司推出商業月球著陸器新方案” 。
研發背景
2016年，洛馬公司提出載人火星探索方案——“火星大本營”，計劃未來10年內實現將人類從地球運送到火星軌道的目標，為人類在火星表面登陸做準備。“火星大本營”包括火星上升/下降飛行器，這是一個完全可重複使用的單級運載器，作為一個可以在火星軌道上補充燃料的可持續火星探索模組。目前，該公司也正在與NASA合作開發“月球軌道平臺—門廊”。“門廊”是一種靈活的、模組化的軌道空間站，是可用於月球表面操作和火星探測任務的後勤節點和太空船塢，可為宇航員提供近地軌道以遠的技術驗證，為載人火星探測奠定技術基礎。
洛馬公司將“門廊”與“火星大本營”的需求相結合，先從月球探測任務入手，設想建造可往返於“門廊”和月面之間的可重複使用著陸器，作為載人火星探測之旅中的先導和任務驗證器。該公司此次提出的載人級月球著陸器方案遵循“火星大本營”中火星上升/下降飛行器的設計理念，但規模要小，且由於月球缺乏大氣而去掉了氣動外殼。該設計將在最大程度上利用現有“獵戶座”飛船的系統和技術，以減少開發成本和風險，並充分利用國際合作與商業夥伴關係共同開發。
洛馬公司載人級月球著陸器示意圖
著陸器方案
洛馬公司載人級月球著陸器乾重22噸，攜帶燃料後62噸，高14米；利用一個“簡易電梯平臺”將宇航員從著陸器頂部的乘員艙運送到月球表面；乘員艙主要基於“獵戶座”飛船的乘員艙結構，使用同樣的顯示器、航空電子裝置和生命維持系統。
單級可重複載人級月球著陸的關鍵特徵是：
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具備將4名宇航員從“門廊”運送到月球表面的能力；
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具備每次任務向月面運送1噸有效載荷的能力；
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具備在月面執行2周的能力；
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具備在月面上無需維護或燃料補給就可將宇航員送回“門廊”的能力；
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具備5千米/秒的速度增量。
著陸器攜帶4名宇航員的能力與“獵戶座”的能力相匹配，允許所有宇航員訪問月面，也符合NASA目前計劃的火星機組人員規模；1噸有效載荷是為宇航員提供科學裝置所需的最小有效載荷，可能還有一個小型的巡視器；著陸器可在月面駐留2周時間，以匹配未來火星上升/下降飛行器的設計，最初宇航員可以在多個地點執行起降任務以實現科學目標，並確定原位資源利用裝置等基礎設施的位置；具備5千米/秒的速度增量可以滿足在 “門廊”和月面之間往返的需求。
洛馬公司尚未決定著陸器採用的推進系統，只是確定將結合使用液氧/液氫推進劑，認為氫氧是唯一能讓單級可重複使用著陸器方案可行的推進劑組合。因為推進系統要求發動機必須有很深的調節能力才能高效降落，航空噴氣洛克達因公司的RL10和藍源公司的BE-3都可用於該系統。
載人級著陸器多角度檢視
執行方式
該著陸器的執行方式是：首先在月球軌道上建立一個推進劑儲存與轉運設施，通過從地球運送水或從月球表面提取水，將其轉化為液氧和液氫，以生產燃料；該設施帶有低溫液體儲罐，利用“門廊”動力和推進部件的備份作為維持其軌道的動力並提供姿態控制。著陸器將前往推進劑儲存與轉運設施補充燃料，然後通過“門廊”接載宇航員和貨物，再前往月球表面。著陸器在起飛返回“門廊”之前，可能需要在月球表面停留2周時間。通過依靠“門廊”執行，著陸器幾乎可以進入月球表面的任何地方。最初在月球軌道上建設一個燃料補給系統，而不需要在月面進行原位資源利用，這便於宇航員持續開展探測任務。
推進儲存與轉運設施
載人級月球著陸器與“門廊”對接示意圖
小結
洛馬公司載人級月球著陸器的方案研究展示了與“火星大本營”上升/下降飛行器直接相關的先導飛行器方案，也符合NASA鼓勵商業公司開發載人級月球著陸器的趨勢；同時提出支援著陸器所需的基礎設施，如“門廊”、推進劑儲存與轉運設施等，這些均可為持續探索月球表面和火星奠定基礎。從月球探測任務中驗證的相關技術可適用於未來的火星探測任務，在具有挑戰性的太空環境和動態任務中獲得操作經驗可以降低載人火星探測任務的風險。