研製歷程
歷史背景
1972年12月,美國
阿波羅17號載人飛船對月球進行最後一次考察以來,人類對月球的探測一度陷入了“低迷期”。在沉寂了三四十年後,各航天大國又紛紛制定了自己的探月計畫。
美國作為全球僅有成功實施過載人登月的國家,急於想再次將航天員送上月球,其主要原因包括尋找美國載人航天發展的新出路;探索未知領域;經濟發展需求、推動經濟振興;維持美國在地月空間的領先地位;政治方面考量、維持全球霸權地位;為“火星之旅”做準備。
美國一些私營航天企業也察覺到美國政府對月球的熱情,開始針對月球探測的布局。其中, SpaceX公司就公布了月球方案,另一家美國私營藍色起源公司也把目標放在近地空間和月球探測上。
美國政府2019年宣布“
阿耳忒彌斯”登月計畫,最初計畫在2024年前將美國太空人再次送上月球,後因預算不足等原因,宣布美國太空人重返月球的計畫時間推遲。
2024年1月8日,美國私企航天機器人技術公司的
游隼月球著陸器發射升空。但在1月9日該公司在一份聲明中說,考慮到推進劑泄漏問題,“游隼”已沒有機會在月球軟著陸。
研製進程
美國“直覺機器”公司是美國航天局“月球商業運載服務計畫”下月球著陸器的承包商之一,該計畫旨在向月球表面運送科學實驗設備和貨物,為“阿耳忒彌斯”登月計畫奠定基礎。
2024年2月7日,美國太空探索公司SpaceX和直覺機器公司(Intuitive Machines)宣布,將在2024年2月14日執行發射代號為IM-1的私人月球探測任務。此次任務計畫於美國東部時間2月14日凌晨從佛羅里達州卡納維拉爾角太空基地,通過SpaceX公司的
獵鷹9號火箭將直覺機器公司研製的機器人登月艙“奧德修斯”(Odysseus)送往月球。
系統組成
著陸器
奧德修斯月球著陸器,是一個六邊形柱體,高4米,寬1.57米,有6個著陸腿,攜帶美國國家航空航天局(NASA)的多種科學儀器及商業載荷,滿載推進劑的情況下重約1900千克。該著陸器6條著陸腿相繼展開後,著陸器直徑可達4.6米,著陸器攜帶了約130千克有效載荷。
NASA為該次任務向“直覺機器”公司支付了1.18億美元。
運載火箭
獵鷹9號(英文:Falcon 9),是美國
太空探索技術公司(SpaceX)研製的可回收式大型運載火箭。
獵鷹9號火箭全推力版的運載能力,近地軌道載荷的發射能力為22.8噸,地球同步轉移軌道的發射能力為8.3噸,能夠滿足大部分太空飛行器的發射需求。
設計參數
任務載荷
目標計畫
奧德修斯著陸器是NASA“商業月球有效載荷服務”(CLPS)的一員。NASA希望能將“給月球送快遞”的任務交給一眾商業公司,以實現更便宜、更有效率的月球物流服務。該計畫實施不僅省下了NASA設計月球登入器的工作,商業公司大量的發射測試也給NASA提供了成倍的數據。在直覺機器公司該次的任務中,NASA一共提供近1.3億美元的資金,除了一系列載荷的“運費”外,還額外掏錢建造並開發了探測雷達、雷射發射器等一系列試驗儀器。
據NASA官網介紹,該次任務目標包括研究著陸器的發動機羽流與月球表面的相互作用、射電天文學、太空天氣與月球表面的相互作用、著陸器精準著陸技術及通信和導航能力等。
設備載荷
奧德修斯月球著陸器上搭載了NASA的探測雷達、雷射發射器等一系列試驗儀器。
奧德修斯月球著陸器攜帶了一套由
安柏瑞德航空大學(Embry-Riddle Aeronautical University)工程系研製的 “EagleCam” 相機系統。原計畫該相機系統在30米的高度部署並拍攝奧德修斯著陸器著陸的最後階段畫面。EagleCam是“奧德修斯”攜帶的12個有效載荷之一,其中6個是美國宇航局通過商業月球有效載荷服務計畫 (CLPS) 資助的科學實驗或技術演示項目,其中一個是被動雷射反射器陣列,旨在幫助其他太空飛行器導航。
飛行動態
發射升空
美東時間2024年2月15日,美國“直覺機器”公司研發的月球著陸器“奧德修斯”從美國佛羅里達州發射升空,開啟登月任務。
2024年2月16日,直覺機器公司的著陸器成功地在太空中點火啟動第一台液態甲烷和液氧發動機,完成了IM-1任務發動機的調試。該次發動機點火包括著陸月球所需的全推力主級發動機燃燒和節氣門關閉。
繞月飛行
2024年2月21日,“奧德修斯”號進入繞月軌道後,控制人員發現其雷射測距系統無法正常工作,因為雷射器上原本用於在地面上保障安全的物理開關在“奧德修斯”號發射前未被打開。面對“奧德修斯”號可能要在沒有測距儀的條件下自主著陸的情況,團隊不得不臨時對“奧德修斯”號重新編程,啟用美國航空航天局(NASA)載荷中的雷射測距實驗系統用於著陸。
著陸側翻
美東時間2024年2月22日18時23分,美國“直覺機器”公司研發的月球著陸器“奧德修斯”在月球著陸,是時隔50多年美國太空飛行器首次登月。此次任務目標包括研究著陸器的發動機羽流與月球表面的相互作用、射電天文學、太空天氣與月球表面的相互作用、著陸器精準著陸技術及通信和導航能力等。
2024年2月23日,美國私營企業“直覺機器”公司表示,其研發的月球著陸器“奧德修斯”22日在月球著陸時側翻,但目前運行正常。“直覺機器”公司23日在社交媒體X上表示,“奧德修斯”目前“存活良好”。飛行控制團隊正在和“奧德修斯”通信,向其發出下載科學數據的命令,並正在獲取其從著陸點傳回的首批圖片。著陸器的遙測儀器和太陽能充電板運行正常。該公司證實,“奧德修斯”在著陸時,六條腿中的一條損壞,著陸器發生側翻,側身靠在了岩石上。
任務終結
2024年2月26日,美國私營企業“直覺機器”公司表示,預計飛行控制團隊與月球著陸器“奧德修斯”的通信將在當地時間27日結束。標誌著“奧德修斯”登月任務提前終結。美國直覺機器公司發布了“奧德修斯”著陸器艱難接近月球期間拍攝到的月球表面最新圖像。
2024年2月27日媒體報導,“奧德修斯”號的電池壽命還剩大約10~20小時。於著陸時側翻,預計其運行7至10天的規劃將被縮短。
2024年2月28日美國私營企業“直覺機器”公司執行長史蒂芬·阿爾特穆斯在與美國航天局舉行的聯合新聞發布會上表示,月球著陸器“奧德修斯”在即將休眠之前,成功完成所執行的任務。儘管著陸器的供電和通信能力受到限制,但美國航天局成功地從“奧德修斯”發回的有效載荷中提取了數據。
直覺機器公司稱“奧德修斯”原計畫是直立著陸並開始傳送數據,但後來稱著陸器在著陸過程中的速度比計畫的要快,最終側翻,躺在月球上。由於天線未能對準地球,降低了月地數據傳輸速度。受側翻姿勢影響,“奧德修斯”部分太陽能電池板雖然最初還能受到陽光照射,但隨著太陽移動,就會被陰影籠罩,導致著陸器電源耗盡。“奧德修斯”也並非為嚴寒設計,難以在極低溫的月夜中生存。
2024年2月27日,從Intuitive Machines 發布的圖像看,奧德修斯號在著陸時的一條腿“斷了”。
根據美國月球勘測軌道器拍攝的照片和“新星-C”回傳的圖像數據,外界確定:“新星-C”(即奧德修斯月球著陸器)軟著陸在月面南緯80.13度、東經1.44度、海拔2579米處,刷新了2023年印度
月船3號探測器創造的紀錄,成為迄今距離月球南極最近的著陸器。該著陸點是“
阿爾忒彌斯-3”任務的13個預選著陸點之一,其著陸過程和地形地質勘測成果將直接影響美國航天員“重返月球”的進程。
2024年3月23日,“直覺機器”公司表示,其研發的月球著陸器“奧德修斯”已永久休眠,在太陽再次照到其所在位置時也未能被“喚醒”。
總體評價
奧德修斯月球著陸器在月球表面成功著陸,商業航天領域迎來了一個歷史性的時刻。這是自1972年
阿波羅計畫結束以來,美國首次重返月球表面,同時也是全球首個私人公司實現的月球軟著陸。
奧德修斯在南極地區的著陸,標誌著人類太空飛行器首次接近月球南極。隨著私營公司在航天領域的不斷探索,未來月球和太空探索的格局可能會發生巨大變化。直覺機器(Intuitive Machines)公司的成功,無疑為商業航天領域開闢了新的可能性,也為人類的太空探索之旅增添了新的篇章。(科普中國網 評)
美國直覺機器公司的IM-1任務成功地將一艘太空飛行器降落在月球南極地區,是第一個從月球表面傳輸美國國家航空航天局有效載荷的寶貴科學數據的商業月球著陸器。此外,該公司的液態甲烷和液氧推進系統在深空的運行已通過成功的任務運行得到飛行驗證。該公司的首次嘗試登月取得重大成就。(直覺機器公司網 評)