,美国宇航局计划创建一个“月球表面可持续探索和开发”计划。这包括建造月球门户(Lunar Gateway)和阿耳忒弥斯大本营(CLPS) 计划,NASA 与 SpaceX 和 Blue Origin 等商业合作伙伴签订合同,将科学设备和人员运送到月球表面。
但这些努力的最终目标是在月球上建立永久的前哨基地和人类存在。这将需要更多的船员和货运服务来长期维持船员。在最近的一份《月球货运》中,美国宇航局研究人员指出,当前的货运能力与未来的需求之间存在巨大差距。论文指出,创建“混合货运登陆机队”对于满足不断增长的货运需求至关重要。
正如作者在论文中指出的那样,NASA 的月球到火星架构定义文件 (ADD)(修订版 A)引用了对各种着陆系统的需求。在第 3 节(第 1.4.8.4 小节)中,ADD 提到了 CLPS 计划以及对货运登陆艇的需求,作为更大的运输系统主题的一部分:
“月球探索需要将资产、设备和补给品运送到月球表面,一些补给品和设备可能会与 HLS 上的宇航员一起运输,但货运着陆器可能会为探索提供额外的灵活性和能力。通过 NASA 的 CLPS 供应商着陆器为探索活动的 HLR 部分提供。”
然而,随着阿耳忒弥斯计划从 HLR 转移到其他领域,对货物运输的需求将急剧扩大。正如 ADD 中所述,这将包括基本探索 (FE)部分,将与Artemis IV和Artemis V(目前计划分别于 2026 年和 2028 年)同时进行,并且由 NASA 进行,将“扩大月球表面能力”支持复杂的轨道和地面任务的系统和操作。” 2031年阿尔忒弥斯六号之后,美国宇航局计划每年发射一次载人登月任务。
此时,持续月球演化(SLE)部分开始,支持“区域和全球用途(例如科学)、经济机会以及人类在月球表面和周围稳定存在的步伐”,“实现能力、系统和操作”。
为了评估对月球着陆器和运输系统日益增长的需求,美国宇航局分析了阿耳忒弥斯计划计划货物和潜在需求的代表性样本。这些需求再次按细分市场进行分类,每个样本项目都由潜在的质量范围代表(见下表)。它还包括用于栖息地、移动系统、电力和通信、制冷、各种科学和技术有效载荷的一次性有效载荷,以及包括食品、水、空气、备件和其他必需品在内的日常物流运输任务。
作者指出,早期使用星舰 HLS(阿耳忒弥斯 III 和 IV)的载人任务持续时间较短,允许着陆器携带必要的补给。然而,未来的任务将需要额外的表面元素,以适应更长的停留时间、探索范围和机组人员规模。例如,随着人类月球返回部分转向基础探索,样本计划和潜在的有效载荷反映了这些不断增长的需求。
例子包括月球车(LMV)、垂直太阳能电池阵列技术、移动月球转发器、IP移动系统、耐力漫游车、样本检索冷冻机和裂变表面动力(FSP)反应堆(NASA的千瓦级项目扩展等包括运输)。这些有效载荷将实现舱外活动(EVA),为未来的栖息地提供电力和通信,并从南极洲艾特肯盆地执行样本检索任务。
此外,美国宇航局还计划运输阿耳忒弥斯大本营的组成部分。这包括一个加压漫游车(也称为可居住移动平台(HMP))和一个初始表面栖息地(月球基金会栖息地(LFSH)),这最终将导致安装常规的表面栖息地。还考虑了操作 HMP 的两名船员和 LFSH 内操作的四名船员的后勤需求。在可持续月球演化部分,存在与建立就地资源利用(ISRU)试点工厂相关的运输和持续物流需求。
总而言之,NASA 预测未来的货运需求将在每年 2,500 公斤至 10,000 公斤之间。它还预计在基本勘探活动阶段可能偶尔会发生高达 15,000 公斤的大宗货物运输(漫游车和居住舱)。月球移动驱动因素和需求是 2024 年月球到火星架构系列的一部分杏彩体育,提供了物流需求的详细分类。
关于当前的有效载荷能力,作者承认美国宇航局与企业和国际合作伙伴的合作。这包括 CLPS、HLS 和载人运输登陆 (HDL) 项目,这些项目负责开发船员和货运登陆艇。与此同时,欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)等国际合作伙伴正在就潜在的货物运输服务进行合作。正如他们所证明的,支持 SLE 段物流的 500 公斤小有效载荷在 CLPS 计划的能力范围内。
重量级有效载荷,包括阿耳忒弥斯大本营的元件,范围从 12,000 公斤到 15,000 公斤,这在 HDL 计划的能力范围内。这造成了 500 公斤到 12,000 公斤之间的差距,这占了 FE 段所需有效负载的大部分。这些有效载荷是美国宇航局长期月球探索和开发计划的基石。因此,杏彩体育官网对这些因素和相关支持服务的需求很高。
除了提供货物运输的着陆器外,它还需要提供前往整个南极艾特肯盆地不同地点的通道,以实现任务目标。特别提到的地点包括霍索恩火山口、沙克尔顿火山口附近的山峰、福斯蒂尼火山口边缘、杏彩体育官网德格拉什火山口、马拉佩尔托地块以及面积约 500 平方公里的连接山脊。这些地点是太阳能电池阵列、集冰和交通网络的黄金地段。
美国宇航局还发现了月球货物和样本回收方面的差距,其中现有的车辆能力大大超过了回收能力。因此,推荐了一系列能够实现多样性和灵活性的货运提供商。这种方法“解决了从国际空间站吸取的几个重要经验教训,包括需要异构冗余以避免系统出现单点故障的情况。”
总之,美国宇航局确定了“着陆器能力方面的巨大架构差距”,随着基本探索阶段的继续并进入持续的月球演化阶段,这一差距将会扩大。但是,正如他们指出的那样,这将有助于美国宇航局和工业合作伙伴“满足货物运输需求,实现更长时间的任务,派遣更多的机组人员到地面,并实现更大的勘探覆盖范围,为创建混合货物着陆提供了绝佳的机会。”舰队。他们补充说,这对于实现美国宇航局的月球到火星任务架构目标至关重要。
有关有效载荷服务和运输的更多详细信息在与上述同时发布的单独《月球移动驱动因素和需求》中提供。这些和其他考虑因素将在将于今年晚些时候发布的2024 年架构概念评论(2024 ARC)中更详细地讨论。审查将包括一份关于美国宇航局月球战略和货物回收需求的。