NASA月球著陸器風險評估：從技術漏洞到管理短板

美國宇航局正在努力降低即將到來的阿爾忒彌斯登月任務的風險，但該機構的方法存在“漏洞”，包括一些關鍵著陸器系統的計劃測試。

該機構監察長辦公室在今日發布的一份報告中表示。就像 50 多年前的阿波羅登月任務一樣，如果阿爾忒彌斯計劃的宇航員“在太空或月球表面遇到危及生命的緊急情況，美國宇航局沒有能力營救被困的宇航員”。

監察長辦公室表示，雖然美國宇航局正在努力“減輕和防止”SpaceX 和藍色起源公司建造的月球著陸器相關的危險，但“該機構目前的做法存在一些不足，包括其測試姿態和乘員生存分析”，包括在發生災難性但非致命事件后可能會發生什么。

左圖為阿波羅時代登月艙的藝術想象圖，中圖為藍色起源公司（Blue Origin）建造的登月艙，右圖為SpaceX公司（SpaceX）建造的登月艙。

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面臨問題

美國宇航局目前正全力準備太空發射系統火箭和獵戶座載人飛船“完整性號”，計劃于4月1日左右執行阿爾忒彌斯2號任務。此次為期九天的飛行將搭載四名宇航員繞月飛行并返回地球。

該任務原計劃于 2 月初執行，但由于氫推進劑泄漏而推遲，最近又由于其上級推進劑增壓系統出現問題，迫使 NASA 將火箭運回其處理機庫進行維修。

該問題已解決，NASA計劃于周三和周四進行飛行準備情況審查。如果一切順利，SLS火箭將于3月19日或20日左右被運回肯尼迪航天中心的39B發射臺，進行最后的發射準備工作。

與此同時，美國宇航局于2月27日宣布對阿爾忒彌斯計劃進行重大改革。該機構計劃明年發射一項新的任務—阿爾忒彌斯III—將一艘獵戶座飛船送入地球軌道，與目前正在開發的月球著陸器中的一個或兩個進行交會和檢查操作。

部分基于以往經驗，該機構希望在2028年發射兩次登月任務，屆時將使用一個或兩個著陸器（如果兩個著陸器都準備就緒）。這些任務之前將進行無人登月測試飛行。

周二發布的監察長辦公室報告是在NASA局長賈里德·艾薩克曼宣布修訂后的任務架構之前完成的。因此，該報告主要集中在SpaceX的著陸器上，該著陸器原計劃執行阿爾忒彌斯計劃的前兩次登月任務，之后由藍色起源公司執行后續任務。

目前，NASA計劃在需要時使用當時準備就緒的著陸器。

SpaceX的著陸器是該公司星艦的衍生型號，星艦通常作為其巨型超重型星艦火箭的第二級。

為了抵達月球，高達52米的HLS著陸器需要在近地軌道上進行大約10到20次星艦加油飛行才能完成燃料補給。

監察長辦公室表示，該公司計劃在登月任務之前發射一艘推進劑補給船。該補給船將由一批批超重型加油船持續補充推進劑，這些加油船大約每周從佛羅里達州和德克薩斯州的發射場起飛一次。

如此大規模的軌道燃料補給從未有人嘗試過。更復雜的是，SpaceX 將如何緩解低溫推進劑在升溫蒸發過程中不斷造成的損失，目前尚不為人知。

總之，當補給站加滿燃料后，著陸器將被發射，自主重新裝載推進劑，然后發射到月球，進入軌道，等待阿爾忒彌斯宇航員乘坐獵戶座飛船抵達。

藍色起源公司計劃采取類似的策略，在地球軌道上為著陸器補充燃料，以獲得到達月球所需的推進劑。進入月球軌道后，一艘加油船將再次為其燃料箱加滿，然后將宇航員送上月球表面。

監察長辦公室指出，阿爾忒彌斯計劃宇航員在前兩次登月任務中面臨的既定人員損失閾值預計在月球作業期間約為1/40，從發射到濺落的總體損失概率約為1/30。相比之下，阿波羅計劃宇航員面臨的人員損失概率為1/10，而航天飛機宇航員的實際風險則高達1/70。

在任何登月任務發射之前，兩艘著陸器都將在月球軌道上進行一系列全面的測試，以驗證其運行準備情況。與著陸器對接后，宇航員將降落到月球表面，而獵戶座飛船則留在軌道上等待他們返回。

與阿波羅號宇航員在月球赤道附近著陸相比，在月球南極附近著陸面臨著更為嚴峻的挑戰。

“月球南極高達20度的陡坡給導航和著陸帶來了挑戰，”監察長辦公室表示。“鑒于星艦的高度為52米—大約相當于一座14層高的商業建筑—著陸后其慣性可能會持續，導致其傾覆。”

NASA 對“傾斜容差”的要求是坡度僅為 8 度。

“藍月”著陸器高16米，也面臨著陸風險，包括著陸器傾斜角度超出安全有效執行關鍵乘員操作的容差范圍。任何著陸器傾斜角度超出容差范圍…都可能影響艙門等設備的運行，這些艙門是乘員進出著陸器所用的。

相比之下，阿波羅登月艙在六次飛行中將 12 名宇航員送上月球表面，其高度只有“藍月”號的一半，高度只有 SpaceX 登月艙的七分之一。

與乘坐藍色起源著陸器、可借助舷梯到達六英尺下方表面的宇航員不同，

SpaceX著陸器上的宇航員必須乘坐外部電梯下降到火箭側面約十層樓的高度。

考慮到軌道燃料補給和推進劑蒸發等挑戰，這或許看似一個微不足道的工程問題，但項目經理認為這是一個值得密切關注的問題。

監察長寫道：“星艦的電梯位于乘員艙正下方，距離地面約35米。目前，如果電梯發生故障，乘員沒有其他方法可以從月球表面進入飛船。”

NASA要求“至少具備應對災難性事件的單次故障容錯能力，這意味著系統能夠承受一次故障而不影響設計目標的實現。SpaceX致力于打造具有冗余機制的穩健標準電梯設計。”

“然而，HLS 項目將電梯視為首要風險，并積極與 SpaceX 合作，開發替代的登月方式，以防電梯在宇航員位于月球表面時發生故障或卡住。”

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