探究登月“最后一英里”难题模拟39种方案后二级着陆器或许是最优解

发表于 4年以前 | 总阅读数：472 次

然而，Apollo 和 Artemis 任务之间存在着巨大的差异。最明显的是 Apollo Lunar Module 是大约 60 年前设计的，积累了非常多的技术优势。更为重要的是，Apollo 任务和 Artemis 任务有着非常大的差别。在阿波罗号上，任务从地球上升空时，指挥服务舱和月球舱已经在船上。两个对接的航天器进入绕月轨道，月球舱下降后，最多停留几个小时或几天。

而 Artemis 任务登陆器的体积要大很多，预设停留时间长达 14 天。它也将是 3 个独立的航天器之一，另外 2 个分别为 Gateway 深空站和 Orion 载人仓，用于将宇航员从地球运送到Gateway，然后再转移到着陆器上。还有一个重要因素就是资金的支持，Apollo 任务获得了足够多的预算，足以资助一场小规模的战争。

还有一个明显的问题是，Skoltech/MIT 为何不对现有的资料进行研究？这是因为登陆器的合同已经授予了。显然，相关公司已经进行了自己的分析，但这些分析被认为是专有的，所以任何外部研究都必须从头开始。

在新的计算机模型中，Skoltech/MIT 团队假设登陆任务从 Gateway 开始，在地球、月球和太阳引力平衡的 L2 拉格朗日点运行，并在月球南极附近降落 4 名宇航员，停留 7 天。其想法是为着陆器找到最佳级数。阿波罗使用的是两级着陆器，但也可能使用一级或三级版本。然后，他们研究了不同的推进剂，以及该飞行器是否应该是消耗性的或可重复使用的。

该团队总共研究了39种变化版本，使用建筑筛选模型来确定哪种因素的组合产生了最佳结果。他们发现，如果着陆器是消耗性的，那么阿波罗式的两级设计是最好的，因为它更轻，飞行成本更低。然而，由液氧和液氢发动机推动的单级可重复使用的模块被认为是短期月球飞行的最佳选择。

该项研究并非全面的。它只考虑了有限的几个因素，而忽略了诸如乘员安全、任务成功的概率和项目管理风险。考虑到这些因素需要进一步分析，这将包括支持着陆任务所需的基础设施。

Skoltech 硕士生 Kir Latyshev 表示：“有趣的是，我们的研究发现，即使是轨道站，如果考虑到完全消耗性飞行器，那么两级（类似阿波罗的）着陆系统预计仍将具有较低的质量，因此，成本较低--这算是重新确认了阿波罗的决定。然而，可重复使用性改变了这一点。虽然在这种情况下，一级和三级飞行器仍然比两级飞行器重，但它们允许重复使用更多的‘飞行器质量’（约70%-100%，而两级方案约为60%），从而节省了生产和向轨道站运送新飞行器的费用，并使月球任务可能更便宜”。