科学探索|向月球前进的下一代机器人探测器( 三 )


直觉机器公司之前曾想与波音公司联手、为NASA打造载人级登月飞行器 。但波音在人类登陆系统的竞标中输给了其它竞争者 。不过,考虑到直觉机器公司一直在为阿尔忒弥斯计划进行硬件研发,该公司员工相信他们还有机会 。例如,他们的3D打印VR3500着陆引擎在马歇尔太空飞行中心的115号测试场创下了连续测试时间的最长记录 。因此直觉机器公司或许还可以与某家人类登录系统的中标公司合作,参与其它登月飞行器项目 。
直觉机器公司既有政府资金的支持,又有巨大的商业潜力 。但如果无法成功登月,这些都毫无意义 。

科学探索|向月球前进的下一代机器人探测器
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工程师马吉奥正在检查接线 。这是测试前的众多必要检查事项之一 。

月壤上的心碎时刻
2019年4月,以色列民营组织SpaceIL发射的“创世纪号”登月探测器在登陆的最后十分钟功败垂成,以一种戏剧化的方式提醒了航空界,登月是一件多么困难的任务 。
“创世纪号”在准备登陆时,首先利用自动化系统完成主推进器点火、让速度慢下来 。“飞行器的轨道速度约为每秒1700米,要想实现软着陆,必须将速度减少至零 。”
SpaceIL高级系统工程师约阿夫·兰兹曼回忆道 。
根据轨道物理学,速度下降的同时,高度也会下降,相当于在垂直速度不断加速的情况下向表面坠落 。在登陆月球时,引力是最大的敌人,缺少大气层倒不是主要的影响因素 。如果在没有大气层的小行星上登陆,与其说是降落,其实更类似与国际空间站对接 。但月球则不然,因为月球的质量比小行星大得多,引力也强得多 。
SpaceIL团队向飞行器上传了旋转指令,让主引擎对准轨道速度的相反方向,然后命令引擎点火 。轨道速度随后开始下降,15分钟后减少至零 。接下来再旋转一次,飞行器便可转为着陆方向,开始垂直下降,同时利用主引擎降低速度、直至接近停滞 。
然而19点22分时,遥感指示灯突然亮起了红灯,登陆器开始以接近每秒75米的速度坠落 。接着指示灯暗了下来,说明发生了故障 。
SpaceIL团队急忙尝试重启系统 。但在这种情况下,“由于长距离通讯延时,成功采取干预的希望非常渺茫,首先收到故障提示,然后做出决定,再发送指令 。如果故障导致引擎断线,就无法通过地球发送指令及时重启了 。
事实上,“创世纪号”的引擎的确重启了,但为时已晚 。其垂直速度已经达到了每秒134米,水平速度为每秒947米 。在距离月球表面仅1.6公里处,“创世纪号”的失败结局已经注定 。19点23分,棺材的盖子彻底落下,信号就此消失 。
兰兹曼表示,这是我们在深空工程领域学到的重要一课 。“此次事件说明,飞行器的自动化过程必须足够稳定可靠,还要有恰当的冗余和备用管理计划 。”但除此之外,他或许还学到了另外一件事:在日渐兴起的登月行业中,他的专业技能或可大展身手 。
“全球有过探月任务经验的人并不多 。为帮助人类实现下一个巨重大飞跃,我觉得自己肩负着巨大的责任 。目前我正在开展第一步,成立自己的商业公司,希望以此降低登月的成本和难度 。”

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2021年8月,直觉机器公司的工程师们正在检查一些注塑件 。

建造、飞行和演进
直觉机器公司的主引擎与反应控制系统(RCS)引擎设计师罗布·莫尔海德坐在指挥拖车里,全神贯注地盯着面前电脑屏幕上的系统示意图 。今天的测试将以一套新研制的双重点火系统为重点 。