美國公布PPE競標結果重返月球邁開關鍵一步

北京時間5月24日凌晨1時，NASA局長吉姆·布里登斯廷正式公布了能源推進單元（PPE）項目的中標公司，經過長時間的角逐，美國麥克薩（Maxar）公司贏得合同。麥克薩公司將與美國的藍色起源和Draper公司合作，設計制造PPE電推進模塊，為NASA2024年重返月球提供支持。

PPE項目的起源和競爭

在美國重返月球的載人登月計劃中，月球軌道空間站/深空門戶站是一個關鍵設施，而PPE是深空門戶站（DSG）的第一個組成單元，現在PPE項目正式發(fā)布合同競標結果，宣告著美國載人登月計劃終于脫離了紙面，踏踏實實的邁出了第一步。

能源推進單元（PPE）這個名字對很多人來說都陌生，但要說它的起源可能多數人都會恍然大悟。上一任美國總統(tǒng)奧巴馬終止了重返月球的登月計劃，那么NASA載人航天去向何方就成了一個難題，載人登火的宏偉大業(yè)是終極目標，但它實在太遙遠了，于是又提出2020年代中期登陸小行星的目標，然而前去數百萬公里外的小行星并不輕松，加州理工大學的凱克研究所于是提出了捕捉小行星的計劃，打開了一扇新的大門。

NASA按照奧巴馬登陸小行星的目標，提出干脆捕捉一個小行星進入月球軌道，然后載人探索的主意，也算是實現了登陸小行星的目標，這就是小行星重定向項目（ARM），ARM使用的捕捉航天器就是一個大功率太陽能電推航天器。后來隨著特朗普上臺，美國載人航天又轉向載人登月，于是ARM中的電推捕捉航天器搖身一變成了能源推進單元，也算是物盡其用了。

PPE是一個50千瓦級的太陽能電推模塊，設計壽命為15年，它將為深空門戶站提供關鍵的軌道機動能力，還具備再次加注電推工質的能力。2017年7月NASA發(fā)布了PPE項目的信息邀請書，美國波音公司、洛馬公司、內華達山脈公司、軌道ATK公司以及勞拉公司（SSL）都各自拿出方案參與競爭，力爭在深空門戶站的競爭中占據先機。

PPE原計劃在獵戶座飛船的EM2發(fā)射任務中搭載，但這意味著EM2就要使用大型探索上面級（EUS），而SLS Block 1這個基本型號首飛還在不斷推遲，NASA只好決定改為使用商業(yè)火箭在2022年單獨發(fā)射升空，從而降低了對SLS火箭研制進度的要求。

參與PPE項目競爭的幾家公司各有所長，不過勞拉公司在靜止軌道商業(yè)通信衛(wèi)星市場上占有很大優(yōu)勢。截至2018年初，其生產發(fā)射了86顆LS-1300平臺衛(wèi)星，其中30顆是電推衛(wèi)星，19顆衛(wèi)星的發(fā)電能力超過20千瓦，截止當前更有多達36顆電推衛(wèi)星。NASA探測金屬小行星的Psyche探測器就由勞拉公司在成熟的LS-1300平臺基礎上研制。

面對PPE這種太陽能電推平臺的競爭，勞拉雖然是加拿大公司，但仍然有不小的優(yōu)勢。2017年10月加拿大MDA公司和美國數字地球公司合并為Maxar公司，勞拉公司也隨著母公司MDA成為Maxar公司的一部分，Maxar公司后來業(yè)務和資產運營總部轉移到美國舊金山，成為一家美國公司，競爭PPE就更少了一層窗戶紙，鎖定勝利沒有太大懸念。

有趣的是，Maxar公司為了利潤報表好看，曾計劃出售靜止軌道通信衛(wèi)星業(yè)務，不過后來因為沒有找到買家無疾而終。塞翁失馬焉知非福，現在Maxar公司憑借勞拉公司在LS-1300通信衛(wèi)星上的豐富經驗，贏得了PPE項目的競爭，拿到了價值3.75億美元的合同，當日股價暴漲超過13%。

Maxar股票大漲

ARM電推捕捉航天器

Maxar公司的PPE概念圖

載人登月計劃直指2024

根據NASA公布的消息，這個固定價格合同首先開始12個月的設計，接下來NASA視情況啟動時間不等的后續(xù)合作。PPE將于2022年末發(fā)射升空，在Maxar公司控制下進行最長1年的飛行演示，然后NASA可能直接將航天器作為深空門戶站的第一個模塊。根據目前的報道，Maxar公司將使用LS-1300平臺衍生出PPE模塊，太陽翼不會使用現有商業(yè)衛(wèi)星的配置，而使用最先進的ROSA柔性展開式太陽能電池板。2017年ROSA已經在國際空間站上進行了展開試驗，它的重量更輕、功率密度更高，能有效降低PPE太陽翼的重量。

2022年PPE的發(fā)射將拉開深空門戶站（DSG）建造的序幕，而NASA重返月球的阿爾忒彌斯（Artemis）計劃也正快馬加鞭地進行著。根據NASA最近公布的消息，獵戶座飛船原來的探索任務編號變?yōu)榘栠瘡浰梗瓉淼腅M1就成了Artemis 1任務，而門戶站建造也并入阿爾忒彌斯登月計劃。2020年NASA很可能實現SLS火箭首飛，執(zhí)行Artemis 1任務，整合測試SLS火箭和獵戶座飛船的實際表現；2022年的Artemis 2任務中，SLS火箭發(fā)射載人的獵戶座飛船繞月飛行，同年商業(yè)火箭把PPE模塊送入太空，PPE自行變軌進入繞月的近直線暈（NRHO）軌道；接下來2023年商業(yè)火箭把門戶站的迷你居住艙送入月球軌道并對接PPE模塊，迷你居住艙就是原來的功能艙，它雖然體積不大但內部增壓可供航天員活動，擁有多個對接口，可以同時對接獵戶座飛船和登月艙。

2024年NASA將執(zhí)行Artemis 3任務，SLS火箭把載著宇航員的獵戶座飛船送往月球軌道上的深空門戶站，同時3枚商業(yè)火箭分別把登月艙的轉移級、下降級和上升級三個模塊送到門戶站對接，組裝成完整的登月艙，隨后一男一女兩名美國宇航員就要乘坐登月艙前往月球南極沙克爾頓山附近的預定落區(qū)，完成美國重返月球的任務。您沒看錯，為了搶在2024年登月成功，NASA既不先測試著陸器或上升器，也不進行無人登月試驗，更沒有阿波羅10號那樣載人模擬登月，而是新研制的登月艙首次在軌組裝完畢后，載人直飛月球南極！

事實上這對NASA也不算什么先例，1981年4月12日航天飛機首飛就載人升空了，不過40年后NASA就算還有這樣的勇氣，但是否還有這樣的工程能力和運氣，就不得而知了。無論如何，隨著PPE研制合同的正式發(fā)布，美國載人登月計劃已經吹響號角，向著2024年登月的目標加速沖鋒。SATNET

門戶站第一階段概念圖

Artemis登月計劃

Artemis登月計劃-PPE