日本的Hakuto-R著陸器在2023年4月撞上月球表面前幾天拍攝了這張驚人的地球和月球地平線照片 。（圖片來源:ispace）
據美國生活科學網站（Sharmila Kuthunur）：周四（2月22日），一艘名為“奧德修斯”的電話亭大小的航天器創造了歷史 。美國東部時間下午6點23分 ， 總部位于休斯頓的直覺機器公司制造的奧德修斯號在月球南極著陸，成為50多年來第一個在月球著陸的美國著陸器，也是第一個到達月球表面的私人著陸器 。
但這次成功著陸遠非完美無缺 。著陸后幾天 ， 奧德修斯在著陸時摔斷了六條腿中的一條，最終側翻在地 。2月29日，由于到達著陸器太陽能電池的能量有限，工程師們關閉了著陸器的電源，這可能是永久性的 。
奧德修斯的挑戰加劇了登月困難的趨勢，此前9次登月嘗試中有5次都以不同國家和私營公司的失敗告終 。
幾周前的1月19日，日本用于調查月球的智能著陸器（SLIM）航天器成功完成了該國的首次登月——盡管由于下降過程中的發動機故障而最終在月球表面顛倒 。不平衡的著陸器的太陽能電池朝向錯誤的方向，無法為儀器和通信提供動力，迫使工程師因擔心電池放電而將其關閉 。就在斯利姆著陸前10天，一艘名為Peregrine的美國私人登月飛船在發射后遇到了許多異常情況，包括推進劑泄漏，導致飛船無法在月球上著陸 。它最終改變路線墜入地球大氣層 。日本和俄羅斯在2023年進行的其他登月嘗試同樣以災難性的墜毀告終，這一次是在月球上 。
只有五個國家的政府資助的太空機構成功登陸過月球:美國、前蘇聯、中國、印度和日本 。到目前為止 ， 只有一家私營公司（Intuitive Machines）取得了成功 ， 由于技術故障導致對速度、高度和方向的致命判斷，幾次備受矚目的任務都失敗了——這清楚地提醒我們 ， 即使在阿波羅宇航員登月半個世紀后 ， 我們最接近的天體鄰居仍然是一個充滿挑戰和危險的目的地 。
那么，怎么回事？人類在登月時變壞了嗎？或者我們只是在努力應對一個技術進步的新時代，就像阿波羅任務背后的團隊所做的那樣？
“自從阿波羅登月以來 ， 我們并沒有變得更笨，”墨爾本佛羅里達理工大學物理學和空間科學教授Csaba Palotai告訴《現場科學》 。今天的技術明顯更好；你的手機比20世紀70年代的電腦計算能力更強 ?！暗?0年代以來，著陸器上就沒有宇航員和飛行員來糾正計算機不能或不愿糾正的問題，”帕洛泰補充說 。



日本的斯利姆著陸器實現了月球歷史上最精確的著陸——然而，它是顛倒著陸的，電池壽命只有幾個小時 。（圖片來源:JAXA/Takara Tomy/索尼集團公司/同志社大學）
（再次）展示技術
不管有沒有人類飛行員 ， 登陸月球都很困難 。
一個主要障礙是月球幾乎沒有大氣層 。帕洛泰說，月球大氣非常稀薄 ， 并隨時間變化 ， 這使工程師無法將降落傘用于減緩航天器的速度 。相反，任務使用燃料動力推進系統下降到月球表面，使航天器從每秒幾公里的速度減速到完全停止具有挑戰性 。
然而 ， 這一挑戰和其他探月挑戰并不新鮮 。
雖然阿波羅計劃最終成功地將人類送上了月球，但這是一個在成功的道路上多次失敗的大型計劃的高潮 。美國和蘇聯早期試圖將航天器飛向月球的嘗試屢遭失敗 ， 包括發射后爆炸、制導系統故障和太陽能電池板部署的致命錯誤 。即使是將宇航員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧德林送上月球的歷史性阿波羅11號任務，也令人擔憂地燃料不足，并在即將登陸月球之前面臨多個意外警報 。
科羅拉多大學博爾德分校由美國國家航空航天局資助的探索和空間科學網絡主任杰克·伯恩斯說:“人們往往會忘記那些任務失敗，因為這是學習過程的一部分 ?！边@個體驗式學習的平臺就是登月計劃，尤其是越來越多的私人資助的登月計劃 。他說:“登陸月球仍然很困難，但遠非不可能 。
伯恩斯和其他專家一致認為，自阿波羅計劃以來，幾乎一切都發生了變化，包括20世紀60年代和70年代將人類送上月球并返回的過時技術 。阿波羅計劃的工程師們制造了他們那個時代的第一臺計算機 ， 其中包括比原來尺寸小得多的傳感器 。為阿波羅計劃定制的許多軟件和架構實際上對今天的太空任務毫無用處 。
此外，“在這一點上，整個一代人都退出了這個行業，許多知識已經丟失了，”總部位于匹茲堡的Astrobotic Technology的首席執行官約翰·桑頓說，該公司建造并運營了Peregrine ?！拔覀冋谥匦聦W習如何做到這一點，但我們也在學習新的不同技術 ?！?br>在人類最后一次在月球上行走半個世紀后，在新一代工程師的推動下，規模小于美國國家航空航天局的組織已經接受了過去只有政府才能完成的相同挑戰 。帕洛泰、桑頓和伯恩斯將最近的登月任務失敗視為一個新行業的自然發展 。
彭斯說:“就我個人而言，我并不擔心 ?！斑@只是成長煩惱的一部分 ?！?br>


當俄羅斯的月球25號探測器于2023年8月19日撞上月球時，它留下了一個33英尺寬（10米）的撞擊坑，這是美國國家航空航天局的月球勘測軌道飛行器看到的 。（圖片來源:美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心/亞利桑那州立大學）
為負擔得起的登月任務鋪平道路
雖然技術問題會影響任務的結果 ， 但資金決定了發射前為降低風險而進行的軟件和硬件測試的程度 。
“如果我們有10億美元來完成這項任務，我們成功的機會將大大增加，”桑頓在談到注定失敗的百富勤時說，其任務失敗調查預計將持續一兩個月 ?！暗覀冊噲D以低得多的成本做到這一點，這意味著你必須嘗試更多次才能達到突破性的時刻，‘好吧，現在我們確切知道如何在這個價位做到這一點 。讓我們一次又一次地堅持下去 。"
早在20世紀60年代和70年代，在美國和蘇聯太空競賽的白熱化階段，阿波羅計劃是美國國家航空航天局工作的關鍵，航天局做同樣的事情所需的預算是目前的10倍 。1960年至1973年間，美國國家航空航天局在阿波羅計劃上花費了258億美元（經通脹調整后為2570億美元），得到了美國聯邦預算總額近5%的支持 。
相比之下，美國國家航空航天局現在得到的聯邦支出還不到全國總支出的0.5% ， 這筆預算還用于資助登月以外的任務 。
“這改變了一切，”桑頓說 。當時，美國國家航空航天局可以開發耗資數百億美元的東西 。相比之下，如今該行業正試圖以約1億美元的價格建造航天器，這是一個負擔得起的價格，對日常飛行至關重要 。這個問題與阿波羅時代的問題有著根本的不同 。桑頓說:“要學會如何在那個價位做到這一點需要時間 。
英國萊斯特大學天體物理學和空間科學教授馬丁·巴斯托在接受《科學直播》采訪時表示，降低任務成本也增加了失敗的風險，至少在一開始是這樣 。巴斯托補充說，因此“如果其中一些東西不起作用 ， 我們不應該太驚訝 ?！?br>


奧德修斯著陸器在2024年2月前往月球時拍攝的地球魚眼相機圖像 。（圖片來源:直覺機器）
第一次商業勝利
奧德修斯飛船于2月22日成功著陸，標志著商業航天業取得了可喜的突破 。
著陸器（綽號“歐弟”）向月球運送了12個有效載荷，包括6個美國國家航空航天局科學儀器 。為此，航天局通過其商業月球有效載荷服務項目（CLPS）向直覺機器公司支付了1.18億美元，該項目旨在授予私營公司將實驗送往月球的合同 ， 而不是由美國國家航空航天局自己進行 。（美國國家航空航天局登月計劃每次耗資高達10億美元 。)
作為同一個CLPS計劃的一部分，Astrobotic計劃在今年11月發射其第二個機器人月球著陸器Griffin和一輛尋找水的漫游車 。

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