在成功发射八天后,第二个月球着陆器——由休斯顿公司Intuitive Machines制造的“雅典娜”(Athena)号正准备在周四登陆月球南极附近,以评估该区域的环境,为NASA“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划的宇航员登陆做准备。
着陆在即:详细计划
按照计划,“雅典娜”号(IM-2飞船)预计将在美国东部时间上午11:32脱离轨道,在距离月球南极100英里的区域着陆。这艘飞船搭载了精密的仪器、一辆小型漫游车、实验性的蜂窝通信设备以及一个火箭动力的“跳跃者”,它将在着陆器附近的不同地点之间跳跃。
依靠太阳能供电,“雅典娜”号将有大约10天的时间完成观测和测量任务。之后,太阳将会落下,黑暗将笼罩着陆区域,标志着一个月球日的结束。
关键步骤:入轨与下降
“雅典娜”号在发射五天后的周一进入月球轨道。预计在周四上午飞越月球背面时,“雅典娜”号的主发动机将点火,开始降低轨道高度。轨道远端的高度将从大约62英里降低到略高于6英里。
在下降到较低高度的过程中,着陆器将利用其地形相对导航系统中的摄像头和激光器持续监控高度和速度,确保飞船保持在通往着陆点的正确航线上。
接近目标时,主发动机将启动一个被称为“动力下降启动”的动作,开始将飞船的速度降低必要的4000英里/小时。一旦制动动作完成,“雅典娜”号将被编程为翻转成垂直的、尾部向下的姿态,进入下降的最后阶段。
在接近着陆点时,“雅典娜”号将以大约7英里/小时的速度下降,然后在高度略高于30英尺的地方减速到2.2英里/小时,最终在被称为Mons Mouton地区的月球高地着陆,该区域距离月球南极约100英里。
选择月球南极的原因
NASA选择月球南极地区作为宇航员的着陆目标,很大程度上是因为来自轨道卫星的数据表明,在永久阴影的陨石坑中可能存在冰。这些陨石坑从未见过阳光,是太阳系中最冷的地方之一。
据推测,数十亿年来,水分子是通过彗星撞击以及月球尘埃与带电太阳风之间的相互作用而形成的。
未来的任务:探测与通信
如果一切顺利,“格蕾丝”(Grace)跳跃者将跳入距离“雅典娜”号约四分之一英里的黑暗陨石坑中,进行原位测量,并使用诺基亚提供的4G/LTE蜂窝网络设备将观测结果无线传输回着陆器。
着陆器上的其他仪器将寻找水和其他化合物的化学痕迹,同时测量土壤温度和成分。两辆小型漫游车也将在船上,用于探索着陆点并测试创新的移动系统。
巧合的是,着陆器的摄像头将在3月14日拍摄一次日食,届时地球将短暂地经过太阳前方,并在月球上投下阴影。
前车之鉴与改进
Intuitive Machines的第一艘着陆器“奥德修斯”(Odysseus)号去年成功登陆月球,但由于着陆时速度过快,并略有侧滑,导致其侧翻。尽管飞船仍然可以工作,但未能完成所有计划的观测任务。
Intuitive Machines的工程师分析了遥测数据,并找出了问题所在。“雅典娜”号配备了改进的软件和导航工具,以防止类似问题再次发生。
今年的月球探索
“雅典娜”号的到来是今年第三个到达月球的着陆器。
奥斯汀公司Firefly Aerospace建造的着陆器于3月2日(周日)成功登陆月球。这款商业开发的“蓝色幽灵”(Blue Ghost)着陆器配备了10台由NASA赞助的仪器,旨在收集“阿尔忒弥斯”计划所需的数据。
NASA同意支付Firefly Aerospace 1.01亿美元,用于将该机构赞助的科学仪器和技术演示设备运送到月球表面。这些仪器的成本为NASA另增加了4400万美元。
“雅典娜”号的仪器和技术演示设备也由NASA资助。该机构支付了Intuitive Machines公司6250万美元,用于将一台强大的钻头和质谱仪(统称为Prime-1)运送到月球表面。
NASA的“引爆点”(tipping point)技术开发项目支付了1500万美元用于诺基亚的蜂窝通信集成,另有4100万美元用于Intuitive Machines公司,以帮助资助“格蕾丝”跳跃者。
还有8900万美元用于制造一颗由洛克希德·马丁公司建造的月球卫星,该卫星与“雅典娜”号在同一枚猎鹰9号火箭上发射。但是,“月球开拓者”(Lunar Trailblazer)卫星在发射后不久就与地球失去了联系,至今下落不明。
“蓝色幽灵”号和“雅典娜”号在很大程度上都由NASA的商业月球有效载荷服务(CLPS)计划资助。CLPS计划旨在鼓励私营企业向月球发射NASA的有效载荷,以收集“阿尔忒弥斯”计划宇航员在本十年晚些时候开始在月球表面工作之前所需的科学和工程数据。
似乎“蓝色幽灵”号和“雅典娜”号还不够,日本着陆器“韧性”(Resilience)号于1月在猎鹰9号火箭上发射升空,这枚火箭也将“蓝色幽灵”号送入了太空。由东京公司ispace建造的“韧性”号采取了一条更长、更低能量的路线到达月球,预计将于6月初抵达。
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