科学探索|向月球前进的下一代机器人探测器( 四 )


这些都是自动化深空引擎,按照预先从地球上传的指令采取行动 。飞行控制中心计算机是引擎的终极“操作员” 。只见一股蓝绿色的火焰从推进器0.38英寸直径的喷嘴中喷出,将液氧管线中喷出的大量微小冰晶撞进真空舱中 。由于此次只是点火测验,不需要复制太空环境,因此真空舱处于开放状态 。
火焰带绿色说明有金属在燃烧 。甲烷与液氧混合燃烧的火焰通常是明亮的蓝色 。但在下一次测试中,火焰颜色变蓝了一些;再下一次,蓝色变得更深了 。几次测试几乎毫无差别,但莫尔海德和他的团队每次都会做出一些调整,试图找出让登陆器安全着陆的最佳压力、温度与燃料-氧化剂配比 。推进器点火时的速度与推力对反应控制系统至关重要,因为该系统必须有及时响应能力,才能对航天器进行精准控制 。
甲烷的使用是个创新 。等到Nova-C发射时,它将成为首个引擎由液氧和液态甲烷驱动的登月飞行器 。目前的探测器使用的是甲肼等自燃燃料,一旦与四氧化二氮结合,便会立即点火,但毒性很强 。虽然这不是莫尔海德改用甲烷的主要原因,但甲烷的一大优势是可以在火星上合成 。
这类引擎从未进入过太空,因此研究团队要抓住这一机会,证明它们并不存在什么风险 。Nova-C的主引擎负责减速,反应控制系统引擎则负责转向 。两者都必须精准运作,才能在着陆过程中将自动系统的指令即刻转化为动作 。
“我们瞄准的地点的着陆成功率有99%,”阿尔特姆斯指出,“等着陆点确定后,我们还会对该区域进行筛查,避开可能妨碍安全着陆的卵石和岩石 。”
另一台参与2022 年CLPS项目的登月飞行器由Astrobotic打造,名叫“Peregrine” 。它将使用一套可视化系统进行导航,同时在下降过程中还会向地面发射激光脉冲,通过脉冲的反射情况测量下落速度、避开风险因素 。该公司早在2014年便已和NASA签订了研发该系统的合同,并在加州莫哈韦沙漠中进行了测试 。
Nova-C在着陆时仅使用视觉图像处理技术,因此存在一定局限性 。就像光学轰炸瞄准具在缺少地表标志的水面上不起作用一样,黑暗的月球表面也令探测器难以判断确切位置 。“要想在月球上着陆,必须达到一定光照条件 。”阿尔特姆斯指出,“我们已经把登月条件放宽到了任何地点、任何时间 。但这会给我们招来大麻烦 。”
在约翰逊中心工作过的员工表示,在NASA,“够好了”就相当于“不可接受” 。而在直觉机器公司则不然,这里遵循的是一种“新太空思潮”,即“先建好,飞起来,再逐渐演进” 。
“在NASA时,我们开始招标之前,会把能想象到的每一条要求都写下来,确保供应商投标的结果越接近越好 。”阿尔特姆斯指出,“但我们为何要把自己的要求全都写进去,几乎不给供应商任何灵活度呢?而在直觉机器公司,我们完全可以打造一台不算完美的登月飞行器,只要能成功登陆月球就行 。等它登陆之后,我们再不断改进它 。”
虽然直觉机器公司计划先将Nova-C送往月球,但Nova-D已经在研发之中了,能够向月球带去1100磅重的载荷 。
在NASA老员工们享受着这里自由氛围的同时,年轻的员工则在期盼着光明的未来 。许多人都认为,自己这一代人将亲眼见证人类对太阳系进行探索和利用 。
“月球将帮助我们走向更远处,”现年22岁的机械工程师威廉·安特曼恩指出,“这将为我们开启一个全新的领域 。”
登月飞行器的排位
要想在“月球市场”上占有一席之地,就要领先于其它竞争者 。这些竞争者中,很多都与NASA签订了合同 。加入CLPS计划的公司最早有九家,2020年又有另外五家加入其中 。