2023年，一系列商業(yè)探月任務(wù)將起飛。第一個(gè)著陸器將于本月著陸，這標(biāo)志著月球科學(xué)和探索進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。

月球即將迎來一些游客——而且不會(huì)是通常的嫌疑人。

最早在4月25日，總部位于東京的ispace公司將嘗試成為第一家成功登陸月球表面的私人公司。如果宇宙飛船安全著陸，它將把日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)的探測(cè)車送到月球。

這將標(biāo)志著月球探索新時(shí)代的開始。作為各公司和國(guó)家一系列項(xiàng)目的一部分，一系列飛往地球最近鄰居的商業(yè)任務(wù)將于今年啟動(dòng)。

“很多人都樂觀地看待這一點(diǎn)，認(rèn)為這是進(jìn)一步向太空擴(kuò)張的開始，”馬里蘭州格林貝爾特(Greenbelt)蜜蜂機(jī)器人公司(Honeybee Robotics)太空系統(tǒng)主管斯蒂芬·因迪克(Stephen Indyk)說，他是美國(guó)宇航局月球科學(xué)咨詢委員會(huì)商業(yè)顧問委員會(huì)的主席。

古斯塔沃·梅迪納·坦科(Gustavo Medina Tanco)是準(zhǔn)備研究月球的眾多研究人員之一。他有五輛自動(dòng)漫游車，每輛都比他的手掌大一點(diǎn)，目前被塞在賓夕法尼亞州匹茲堡的一艘宇宙飛船里，等待在未來幾周內(nèi)前往佛羅里達(dá)州的發(fā)射場(chǎng)，然后前往月球。 被稱為COLMENA(意思是蜂巢)，這將是拉丁美洲的第一次月球任務(wù)。

墨西哥城墨西哥國(guó)立自治大學(xué)的天體物理學(xué)家麥地那·坦科(Medina Tanco)是該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他說，有一天，一群這樣的微型探測(cè)器可以在月球表面漫游，為太空探險(xiǎn)者收集水和礦物?！拔磥砭驮谀抢?，”他說?！澳憧梢园言虑蚩醋饕环N新經(jīng)濟(jì)?！?/span>

COLMENA可能會(huì)在今年晚些時(shí)候搭乘美國(guó)宇航局商業(yè)月球有效載荷服務(wù)(CLPS)項(xiàng)目的首批飛行之一發(fā)射升空，該項(xiàng)目從航空航天公司購(gòu)買飛往月球的航班。該計(jì)劃的目標(biāo)是啟動(dòng)一系列的月球之旅，使其更快、更便宜。未來十年內(nèi)，可能會(huì)有十幾個(gè)或更多CLPS任務(wù)發(fā)射，將科學(xué)和其他有效載荷運(yùn)送到不同的月球區(qū)域(參見“公司前往月球”)。它們可能會(huì)為墨西哥等沒有強(qiáng)大發(fā)射能力的國(guó)家首次登月打開大門。

但隨著這些公司競(jìng)相進(jìn)入太空，很多事情仍可能出錯(cuò)。世界上只有美國(guó)、蘇聯(lián)和中國(guó)成功地在月球上著陸和操作過航天器。月球表面布滿了未能成功執(zhí)行任務(wù)的碎片，包括2019年墜毀的以色列私人建造的航天器Beresheet。

“我擔(dān)心的是，這些東西能著陸并運(yùn)行嗎?美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)前科學(xué)主管托馬斯·祖布臣(Thomas Zurbuchen)問道?！翱茖W(xué)仍然需要證明自己。”

工業(yè)增加

最新一波月球著陸器是在私人資助的谷歌月球X獎(jiǎng)競(jìng)賽的基礎(chǔ)上推出的。該競(jìng)賽于2007年至2018年期間舉辦，旨在為第一家在月球上著陸并運(yùn)行航天器的公司提供2000萬美元。沒有人獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，但它啟動(dòng)了一個(gè)羽翼未豐的月球航天工業(yè)。

其中就包括ispace，該公司的航天器M1著陸器于去年12月11日發(fā)射，并于3月21日抵達(dá)月球軌道。M1將下降并降落在月球近側(cè)的阿特拉斯隕石坑。如果這兩輛月球車都成功登陸月球，那么日本和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)將成為第四個(gè)和第五個(gè)擁有在月球上運(yùn)行探測(cè)器的國(guó)家。ispace的最終目標(biāo)是為未來的探險(xiǎn)者展示從月球土壤中獲取水的方法。

如果M1成功著陸，它將擊敗激發(fā)它的東西——美國(guó)宇航局的CLPS計(jì)劃。

CLPS開始于2018年，當(dāng)時(shí)美國(guó)宇航局開始將其人類探索計(jì)劃集中在月球上，Zurbuchen正在尋找一種方法來獲得更多的科學(xué)成果。他的想法是鼓勵(lì)工業(yè)界制造機(jī)器人月球著陸器，而美國(guó)宇航局則專注于讓人類重返月球表面。在這項(xiàng)計(jì)劃中，NASA可以向公司支付費(fèi)用，讓它們向月球表面運(yùn)送科學(xué)和探索項(xiàng)目，就像該機(jī)構(gòu)向國(guó)際空間站運(yùn)送宇航員和貨物一樣。NASA開始通過價(jià)值26億美元的CLPS計(jì)劃發(fā)放合同，旨在讓小公司每年都有固定的飛行節(jié)奏。

但CLPS的進(jìn)展比預(yù)期的要慢;2018年宣布該計(jì)劃時(shí)，美國(guó)宇航局樂觀地估計(jì)，第一批月球有效載荷將在第二年飛行。然而，許多公司難以開發(fā)出承諾的硬件;一些公司已經(jīng)破產(chǎn)。Zurbuchen說:“坦白地說，我的失望在于它不夠快?！?/span>

但許多公司仍在向前邁進(jìn)(參見“企業(yè)走向月球”)。在CLPS清單中，首先是匹茲堡的Astrobotic公司和德克薩斯州休斯頓的直覺機(jī)器公司的任務(wù)。Astrobotic公司的航天器將搭載墨西哥微型探測(cè)器，目前正等待搭乘科羅拉多州Centennial聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)的火神火箭的首次飛行。“火神”預(yù)計(jì)將于5月發(fā)射，但在3月的測(cè)試中遇到了一些問題;ULA尚未宣布新的發(fā)射日期。Intuitive Machines公司的月球著陸器將搭載由加州霍桑SpaceX公司制造的另一種火箭，最早可能在6月發(fā)射。

一些公司正在向月球進(jìn)軍

定于4月登陸的太空任務(wù)只是商業(yè)月球之旅的開始。除了太空任務(wù)和太空任務(wù)外，所有任務(wù)都是美國(guó)宇航局商業(yè)月球有效載荷服務(wù)(CLPS)計(jì)劃的一部分。

令人瞠目結(jié)舌的科學(xué)

英國(guó)米爾頓凱恩斯開放大學(xué)的行星科學(xué)家Mahesh Anand說，每一次登月都為科學(xué)提供了一個(gè)新的機(jī)會(huì)。“我們應(yīng)該睜大眼睛和耳朵，”他說。

但一些科學(xué)家最初對(duì)美國(guó)宇航局而不是研究人員為CLPS飛行選擇著陸點(diǎn)感到不滿。作為回應(yīng)，NASA現(xiàn)在允許研究人員選擇未來所有著陸器的地點(diǎn)。它還改變了首次太空機(jī)器人飛行的著陸點(diǎn)，從一個(gè)基本的位置，選擇安全，到一個(gè)古老的熔巖流附近的地質(zhì)有趣的格魯圖伊森圓頂。直覺機(jī)器的第一個(gè)任務(wù)著陸點(diǎn)被轉(zhuǎn)移到月球南極附近的一個(gè)地方，美國(guó)宇航局計(jì)劃在那里發(fā)射未來的人類任務(wù)。

奧蘭多中佛羅里達(dá)大學(xué)的行星科學(xué)家Kerri Donaldson Hanna說，能夠定制設(shè)備在選定的地點(diǎn)著陸可以促進(jìn)更多的科學(xué)研究。她將帶領(lǐng)CLPS的第二個(gè)任務(wù)前往Gruithuisen圓頂，該任務(wù)將使用探測(cè)器進(jìn)一步分析那里巖石和土壤的化學(xué)成分。她說:“有了這些量身定制的儀器套件，我們可以真正解決具體的問題。”

美國(guó)宇航局商業(yè)月球有效載荷服務(wù)(CLPS)計(jì)劃的兩個(gè)早期任務(wù)將把Astrobotic的Peregrine著陸器(左)和Intuitive Machines的Nova-C著陸器送到月球。圖片來源:NASA/Goddard/Rebecca Roth

到目前為止，CLPS的科學(xué)載荷主要來自美國(guó)宇航局和美國(guó)機(jī)構(gòu);除了墨西哥的有效載荷外，該計(jì)劃尚未履行其承諾，使許多正在開展太空計(jì)劃的國(guó)家能夠訪問月球。還有一些國(guó)際合作項(xiàng)目，比如德國(guó)科隆航空航天中心建造的輻射探測(cè)器，它將搭載在Astrobotic的首次飛行上。該中心的輻射物理學(xué)家、首席研究員托馬斯·伯杰(Thomas Berger)說，它將成為繼中國(guó)的嫦娥四號(hào)著陸器之后，月球上的第二個(gè)輻射探測(cè)器，并將為未來的探測(cè)器對(duì)月球表面的預(yù)期提供重要數(shù)據(jù)。

未來的Intuitive Machines著陸器將攜帶一對(duì)小型韓國(guó)望遠(yuǎn)鏡，由位于大田的韓國(guó)天文和空間科學(xué)研究所(KASI)建造，用于探測(cè)高能粒子。“作為韓國(guó)人，我們認(rèn)為有機(jī)會(huì)訪問月球表面是一個(gè)重要的里程碑，”kai的天文學(xué)家蔡敬辛(Chae Kyung Sim，音)說。她說，韓國(guó)已經(jīng)有一艘名為Danuri的宇宙飛船環(huán)繞月球飛行，但能夠進(jìn)入月球表面意味著科學(xué)家可以交叉檢查對(duì)月球磁場(chǎng)等現(xiàn)象的測(cè)量結(jié)果。

印度計(jì)劃在今年晚些時(shí)候發(fā)射月球著陸器，私營(yíng)公司日益增長(zhǎng)的影響力最終可能為其他國(guó)家和實(shí)體提供進(jìn)入月球的機(jī)會(huì)。上個(gè)月，航空巨頭洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)在科羅拉多州丹佛市剝離了一家名為“新月空間”(Crescent Space)的公司，該公司與歐洲航天局(European Space Agency)一樣，旨在在月球周圍建立一個(gè)通信和導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，作為即將到來的任務(wù)浪潮的基礎(chǔ)設(shè)施。

新月太空公司首席執(zhí)行官喬·蘭登(Joe Landon)說，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)統(tǒng)計(jì)了100多個(gè)計(jì)劃在未來十年前往月球的任務(wù)。他表示，去年11月美國(guó)宇航局(NASA)的阿耳特彌斯(Artemis)人類探索計(jì)劃首次成功登月，在一定程度上推動(dòng)了這一計(jì)劃，“我們看到這個(gè)市場(chǎng)正在發(fā)展”。

就像Beresheet任務(wù)一樣，這些初期的努力可能不會(huì)成功，但對(duì)月球的商業(yè)興趣似乎可能會(huì)增長(zhǎng)。除了未來的CLPS飛行，ispace已經(jīng)在計(jì)劃明年發(fā)射的下一個(gè)月球著陸器。以色列SpaceIL公司正計(jì)劃在2025年進(jìn)行第二次登月嘗試Beresheet 2。

Nature?616, 426-427 (2023)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586 - 023 - 01045 - 6