潮科技|NASA正在研究三级载人级月球着陆器概念

编者按：本文来自“星际智汇“公众号，原创作者：李虹琳，36氪经授权转载。

近期，深空探测领域可谓活跃非常，美国NASA正在研究载人级月球着陆器概念，并宣布入围商业着陆器计划的9家美国公司；欧洲萨里卫星技术有限公司（SSTL）正在设计低成本月球通信卫星，推动欧洲商业月球服务进入实质性研发阶段；俄罗斯提出“月球探测计划决议草案”，将建立月球基地并在月球轨道部署卫星星座。美欧俄积极谋划未来深空探测，将掀起新一轮的探索热潮。星姐本周就为大家献上深空专题系列文章，详细介绍当前重要进展。

随着美国国家航空航天局（NASA）开始制定“重返月球”计划的细节，该机构正在研究载人级月球着陆器概念。在11月举行的两次会议上，NASA提出其载人级月球着陆器可能是三级飞行器，每一级可采用不同类型的运载火箭发射。

一、NASA提出的三级载人级月球着陆器概念

在11月14日举行的月球探测分析小组（LEAG）会议上，NASA先进探索系统部的负责人杰森•克鲁森表示，NASA正在评估过去的研究，以确定设计载人级月球着陆器的最佳方案。

NASA提出的三级方案包括一个转移级（或拖船）、上升舱和下降级，转移级将把着陆器的另外两级从“门廊”转移到更接近月球表面的轨道，这样可减少着陆器必须携带的燃料量，从而减小着陆器体积。每个单级质量在12～15吨，可以采用多种类型的运载火箭发射；也可以采用“航天发射系统”（SLS）以“拼车”的方式发射，以增加国际合作机会。

载人级月球着陆器可以有多种构型，包括单级、两级和三级构型选择，NASA目前更偏重于三级构型方案，将在2018年底征求工业界对着陆器构型研究的建议。

二、载人级月球着陆器不同构型的优缺点

单级方案：缺点是着陆器的质量超过50吨，超出了“航天发射系统”的运载能力。

两级方案：带有上升舱和下降级的两级方案更具可行性，但是，下降级的质量依旧很大，估计在32～38吨之间，大到无法采用未来10年可用的商业运载火箭发射。

三级方案：NASA负责战略和计划的副局长汤姆•克雷明11月15日在NASA总部召开的国家航天委员会用户咨询小组会议上表示，NASA的三级方案分散了着陆器的开发成本，使NASA可以依靠商业部门提供下降级，NASA可将更多精力放在上升舱和载人级需求的研究上；同时，上升舱和转移级可设计为可重复使用；由于单级质量较小，可以利用商业运载火箭发射，为NASA“重返月球”提供更多便利。

但NASA三级方案与某些工业概念背道而驰。今年10月，洛克希德•马丁公司发布了一款载人级月球着陆器概念，该着陆器将是一种大型单级飞行器。当燃料充足时，着陆器重量为62吨，无燃料时只有22吨。洛克希德•马丁公司建议在“门廊”附近的燃料补给站为着陆器补充燃料，最终能够使用从月球水冰中获取的推进剂作为燃料。

洛克希德•马丁公司的单级载人级月球着陆器概念

三、小结

载人级月球着陆器工作是NASA到达月球表面的三种平行策略之一，另外两个是：“商业月球有效载荷服务”（CLPS）计划（NASA将购买商业月球着陆器的有效载荷空间）；用于科学任务的中型月球着陆器（能够向月球表面运送300～500千克的有效载荷），该着陆器将具有额外的能力，比如直接对地通信、在月面上停留几个月的时间，以及有能力运送小型巡视器并在月面为其充电等，NASA计划在2022年发射首个中型月球着陆器。

NASA载人级月球着陆器的工作将获得“先进地月空间和表面能力”预算项目的支持，该预算项目在2019财年的预算提案中申请1.165亿美元的资金。目前，国会尚未通过最终的NASA 2019财年拨款法案。NASA希望能在2024年之前，作为一个独立的机器人任务，测试载人级月球着陆器的下降级。最终，NASA三级载人级月球着陆器的研制要基于NASA 2019年及以后能得到的经费情况。（中国航天系统科学与工程研究院 李虹琳）