美國宇航局與全球合作伙伴一起重返月球

編譯 思羽

回溯地球的過去，展望地球的未來，月球都是一個必不可少的重要部分。這個地球以外的星體也許擁有支持太空活動的寶貴資源，它蘊藏的科學(xué)寶藏也許能告訴我們更多關(guān)于地球的知識。50年前，美國人首次行走在月球表面，但下一波的月球探索會有根本性的不同。

美國宇航局（NASA）創(chuàng)新組合了多個與商業(yè)和國際合作伙伴有關(guān)的太空任務(wù)，它的非載人月面探測任務(wù)最早將于2020年開始，聚焦于對月球資源的科學(xué)探索，并在月面上做好讓人類持久生存的準備工作，還包括利用月球上的氧氣和氫氣為未來的月球交通做準備。月面也會充當(dāng)至關(guān)重要的訓(xùn)練場及技術(shù)演示測試場，我們將在月面上為未來人類探索火星和其他星體的太空任務(wù)做好準備。

NASA的月球勘測軌道飛行器（LRO）從任務(wù)的一開始，已經(jīng)拍下物體撞擊月面的圖像。這樣的觀測很有科學(xué)意義，因為它們使得NASA能測試和設(shè)定月球模型，進而用這些模型來理解水和其他揮發(fā)性物質(zhì)可能以何種形式被搬運到月球南北極附近的隕石坑里。

在未來的數(shù)月里，以色列的首個登月航天器會在月球著陸，它與NASA的合作讓這項任務(wù)成為可能。NASA通過LRO不僅為該任務(wù)提供觀測幫助和任務(wù)期間的通訊支持，還研發(fā)了一臺激光復(fù)歸反射器。該儀器會搭載在以色列航天器的著陸器上，飛向月球。

近期，NASA與中國國家航天局（CNSA）進行了商議，探究是否可以利用LRO的LAMP（萊曼-阿爾法測繪項目）儀器觀測嫦娥四號的登月羽流的特征。出于多種原因，NASA無法分階段調(diào)整LRO的軌道，讓它在嫦娥四號登月時處于最優(yōu)觀測點。然而NASA仍然對合作感興趣，也許在嫦娥四號登月著陸之后還是能清楚地偵測到羽流，推斷航天器著陸時月球粉塵如何向上噴涌的認識能夠給未來的登月任務(wù)以及航天器如何著陸月面提供參考。

從中國登月開始，LRO上的儀器一直在收集數(shù)據(jù)，而那些數(shù)據(jù)目前正在接受分析。LRO于1月31日拍下嫦娥四號的著陸地點，運用的方法與它拍下嫦娥三號的著陸地點的做法類似。NASA和CNSA已經(jīng)達成一致，這項協(xié)同行動所產(chǎn)生的任何重大發(fā)現(xiàn)都會發(fā)布在2019年2月11日～22日在奧地利維也納召開的聯(lián)合國和平利用外層空間委員會會議中的第56屆科學(xué)和技術(shù)小組委員會會議上，與全球科研界分享。NASA與中國的合作會遵循美國政府和國會的指導(dǎo)方針，實現(xiàn)透明、互補和互惠。

人類對月球的認識不過剛剛開始

NASA擴大了月球探索計劃

NASA正在和商業(yè)伙伴及國際伙伴一起重返月球，以此作為該機構(gòu)響應(yīng)《1號太空政策指令》（Space Policy Directive 1）的全面“探索運動”的一部分。首先是登陸月面的非載人任務(wù)，以及為月球之外太空中的宇航員準備的“月球軌道平臺-門戶（Lunar Orbital Platform-Gateway）”。

目前，NASA正在積極準備——購買全新的月球小型載荷運送服務(wù)，研發(fā)月球著陸器，趕在人類重返月球前在月面上進行更多研究。月球上的長期探索和開發(fā)工作會提供更多經(jīng)驗，將推動人類的下一個巨大飛躍——人類前往火星和更遠目的地的太空任務(wù)。

NASA在2018年4月27日發(fā)布了一份方案邀請書草稿，鼓勵美國商業(yè)航天業(yè)界引進新技術(shù)，運送載荷至月球。這份月球商業(yè)運載服務(wù)（Commercial Lunar Payload Services，CLPS）邀請書會進一步增加力度，支持月面上的開發(fā)與合作。

NASA于2018年11月宣布9家美國公司目前有資格投標NASA的月面運載服務(wù)。這些公司將研發(fā)和建造非載人登月航天器，運送NASA與其他客戶的載荷到月球表面。

NASA將利用這些服務(wù)，加速非載人航天器重返月球的進程，即將臨近的登月任務(wù)的時間比此前計劃的時間早了兩三年。NASA打算在未來10年里為這些服務(wù)提供多種合作方式，抵達月面的太空任務(wù)合同預(yù)期最早在2019開始，中標公司的首次運送不晚于2021年12月31日。

NASA擴大的月球戰(zhàn)略試圖利用美國航天公司來建造新型登月航天器。通過NASA邀請業(yè)界參與月球運載服務(wù)，可以判斷NASA對美國航天產(chǎn)業(yè)界的能力很有信心——美國航天公司能滿足太空運載服務(wù)的要求。制定的早期月面運載任務(wù)將強力支撐NASA的科學(xué)及探索任務(wù)，也讓美國航天公司有機會向NASA提供服務(wù)并展示能力。

“我們將根據(jù)美國產(chǎn)業(yè)界和國際伙伴的需要，來發(fā)揮他們的長處和能力，促進美國重返月球的行動，以及探索太陽系深處的目標，包括火星?！盢ASA局長吉姆·布里登斯廷（Jim Bridenstine）說，“在近地軌道上的成功投入，促成了美國航天產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展，這又使得我們能集中力量實施月球探索行動，我們將利用這些小型載荷交付的商業(yè)服務(wù)。CLPS目標就是在擴大和可持續(xù)的月球探索戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用?！?/p>

NASA 已經(jīng)確認了多個關(guān)于探索、科學(xué)和技術(shù)的目標，它們都能以定期運送儀器、實驗裝置和其他小型載荷到月球上的方式來處理。那些載荷中，有些會以NASA的“資源勘探者”任務(wù)概念為起點來研發(fā)。這個項目預(yù)計會作為一次性的嘗試，勘探月球上的一個特定地點。按照設(shè)計，如今它的規(guī)模對于NASA擴大的月球探索計劃來說太過局限。NASA的重返月球行動將包括許多任務(wù)，要定位、提取，還要處理月面大片區(qū)域中的成分。他們正在改進“資源勘探者”，以便適應(yīng)NASA更廣泛的探索戰(zhàn)略，而在早期，按CLPS任務(wù)運送到月球的物品里，就選擇運送了一些機器人設(shè)備。

與此同時，NASA正在通過“月面運送能力”信息邀請書（它于2019年4月30日截止）咨詢美國航天產(chǎn)業(yè)界，如何既快又好地提升著陸器的性能。NASA正在評估著陸器研發(fā)的商業(yè)利益，以期制定成熟計劃，推進后續(xù)通過公私合作方式研發(fā)的兩臺著陸器的活動。

NASA將會評估“月面運送能力”信息邀請書的反饋，使用這些信息來開發(fā)一款最小重量為1 100磅（500千克）的著陸器，它的目標是在2022年發(fā)射升空。NASA的兩款中型著陸器演示任務(wù)將有助于理解載人級著陸器的要求和系統(tǒng)信息。進行中的小型載荷運送任務(wù)會為未來的著陸器提供著陸精確度、長期幸存度、制導(dǎo)和導(dǎo)航方面的重要數(shù)據(jù)。

這些著陸器將能夠?qū)崿F(xiàn)樣品取回、資源勘探、太空中資源的示范性利用，而這將為建造載人級著陸器降低風(fēng)險。

如何使“月球軌道平臺-門戶”促進科學(xué)活動，相關(guān)的討論將會持續(xù)下去。在NASA主辦的科學(xué)研討會上，科學(xué)家提出了一系列建議，包括讓門戶上的機器人收集月球樣品以供研究，或者將樣品保存在門戶中，直到樣品能被送回地球。

吉姆·布里登斯廷說：“關(guān)鍵的是，美國要與商業(yè)伙伴、國際伙伴合作，領(lǐng)導(dǎo)人類在月球上和月球周圍的持久存在。這些促進合作的努力將有助于宇航員重返月球，正如《1號太空政策指令》所號召的那樣?！?/p>

資料來源 NASA