周二,日本公司 ispace 可能成为第一家在月球上实现受控着陆的商业公司,届时其私人资助的无人驾驶 Hakuto-R 着陆器试图在陨石坑内着陆,以将小型阿联酋漫游车和其他研究有效载荷运送到月球表面。
Hakuto-R 着陆器将于美国东部时间星期二上午 11 点 40 分(世界标准时间 1540 点)开始长达一小时的下降序列,届时它将脱离其 60 英里高(100 公里)的月球轨道并开始一系列以阿特拉斯陨石坑内的着陆区为目标的推进机动,阿特拉斯陨石坑是一个 54 英里高(87 公里)的撞击盆地,位于月球近侧的东北象限。
如果一切按计划进行,创造历史的自主着陆将在美国东部时间下午 12:40(世界标准时间 1640)左右进行。
Hakuto-R 着陆器的大小与紧凑型汽车差不多,在 11 月 9 日使用 SpaceX 猎鹰 XNUMX 号火箭从卡纳维拉尔角成功发射后不久,它有四个着陆腿。 从佛罗里达发射基地出发的四个半月旅程包括多次发动机点火,首先是将 ispace 的 Hakuto-R 着陆器从地球轨道推向月球,然后在上个月引导航天器拦截月球.
与 NASA 的阿波罗任务或美国领导的 Artemis 计划中的猎户座航天器所遵循的直接轨迹相比,该航天器前往月球的路线更长,但燃料效率更高。 白兔-R 着陆器被 ispace 称为“Series 1”设计,855,000 月份到达了距地球 1.38 英里(近 XNUMX 万英里)的距离,成为历史上最远的私人资助、商业运营的航天器。
然后,太阳能航天器被重力拉回月球,然后 Hakuto-R 在 21 月 10 日进行了另一次发动机燃烧,以被捕获到月球轨道。 13 月 60 日,另一个 XNUMX 分钟的发动机点火将航天器引导到一个 XNUMX 英里高的环月轨道,为周二的着陆尝试做准备。
着陆器大约三分之二的发射质量是肼和四氧化二氮推进剂,用于为 Hakuto-R 的发动机提供燃料。 航天器的干质量约为 750 磅(340 千克)。 着陆器的腿伸直后,高 7.5 英尺(2.3 米),宽 8.5 英尺(2.6 米)。
ispace 创始人兼首席执行官 Takeshi Hakamada 表示:“到目前为止,我们所取得的成就已经是一项了不起的成就,我们已经将从这次飞行中吸取的教训应用到我们未来的任务中。” “我想再次向为这项任务付出辛勤工作的人们表示衷心的感谢,包括自去年 XNUMX 月推出以来一直在进行长期运营的工程师。 舞台已经搭建好了。 我期待着见证这一历史性的日子,标志着商业月球任务新时代的开始。”
东京任务运营中心的工程师将监督 Hakuto-R 最终下降到月球表面,但航天器将自行执行最后的下降机动。
着陆器的推进系统由欧洲航空航天公司 ArianeGroup 提供,由一台主发动机组成,可提供减速着陆所需的大部分推力。 有六个较小的“辅助”推进器聚集在主发动机周围,为额外的减速提供脉冲。 八个反应控制系统推进器为航天器提供指向控制。
推进器将点燃以进行制动操作,以减慢航天器的速度,使其足以脱离绕月轨道。 在靠近月球表面的地方,着陆器将进行俯仰机动,将其主发动机指向月球,然后进行最后的下降阶段,以引导前往阿特拉斯陨石坑的着陆点。 四个着陆腿上的减震器将有助于缓冲最后的着陆。
位于马萨诸塞州的 Draper 开发的制导、导航和控制软件将控制 Hakuto-R 航天器的自动着陆顺序。 着陆器的太阳能电池板由总部位于科罗拉多州的 Sierra Space 提供。
假设着陆成功,该航天器设计为在着陆后运行约 10 天,足以部署来自阿拉伯联合酋长国和日本的两个移动有效载荷。 固定登陆艇会将来自可部署有效载荷的通信信号中继回地球。 当太阳落在着陆点开始为期两周的月球之夜时,任务将结束。
Hakuto-R 着陆器携带约 24 磅(11 公斤)的客户有效载荷。 到目前为止,最大的有效载荷是由穆罕默德·本·拉希德航天中心开发的来自阿拉伯联合酋长国的漫游者。 虽然火星车占据了 Hakuto-R 着陆器的大部分有效载荷能力,但它的身材仍然很小,尺寸仅为 21 英寸乘 21 英寸(53 乘 53 厘米)。
阿联酋的月球车名为拉希德,在地球引力下重约 22 磅(10 公斤)。 漫游者计划在着陆几天后从 Hakuto-R 航天器上滚下,然后将用一对法国相机以及显微和热成像仪调查着陆点,以研究岩石和土壤。 火星车有两个朗缪尔探测器来测量月球的等离子体环境,它可以提升尘埃颗粒并将它们运送到月球表面。
工程师们还在漫游者的四个轮子上嵌入了不同材料的小样本,这是一项技术实验的一部分,目的是评估这些材料在月球上承受磨蚀性岩石和灰尘的能力。
欧洲航天局的材料工程师 Ugo Lafont 说:“样品已经粘合到漫游车镁合金车轮的外部,”该机构为拉希德漫游车的车轮提供了四种材料样品。 “流动站的高分辨率相机将随着时间的推移检查样品面板,因此我们将能够观察磨损、变色以及灰尘是否粘在样品上等因素的发生率。”
Hakuto-R 着陆器还搭载了由日本宇宙航空研究开发机构和日本玩具公司 Tomy 开发的更小的移动机器人。 所谓的可变形月球机器人仅重半磅(250 克),宽约 3 英寸(80 毫米),然后它会部署小轮子在月球表面滚动并收集数据和图像以帮助设计一个未来的加压漫游车,用于在月球上运送宇航员。
另一家日本公司 NGK Spark Plug 的有效载荷将测试固态电池的性能。 Hakuto-R 登陆艇还有来自三个加拿大公司的有效载荷:Canadensys 的 360 度成像系统、Mission Control Space Services 的人工智能飞行计算机,以及 NGC Aerospace 基于陨石坑的自主导航系统的演示。
首先,ispace 的着陆器必须到达月球表面。 来自美国、苏联和中国的政府主导的任务已经登陆月球,但 ispace 使用的是商业商业模式。
除了安装在着陆器上的有效载荷外,ispace 还旨在履行与 NASA 签订的第一个 Hakuto-R 任务合同。 NASA 在 2020 年授予了从商业公司购买月球风化层的合同,其中包括与 ispace 的 5,000 美元交易。 所有协议的货币价值都相对较低。
该计划是美国宇航局阿尔忒弥斯登月计划的一部分。 美国宇航局希望最终与商业公司签订合同,以获取可以维持未来月球基地的资源,例如矿物和水。 将月球土壤的所有权从一家私营公司转让给 NASA 将有助于交易双方的官员解决法律和监管问题。
“这只是概念上的所有权转让,”Hakamada 在去年接受 Spaceflight Now 采访时说。
着陆引擎扬起的灰尘预计会落在着陆器腿部的脚垫上。
“风化层将进入并覆盖该平台,我们宣布捕获月球风化层,然后转移该平台上风化层的所有权。 我们不会将这个风化层移到其他地方,我们不希望在第一次任务中这样做。”
Hakamada 表示,ispace 有第二份合同,将在该公司计划于 2024 年进行的下一次登月任务中向 NASA 出售月球风化层。在该任务中,ispace 可能会尝试从月球表面挖出一些土壤。
虽然第一个 Hakuto-R Series 1 着陆器是一项纯商业任务,但 ispace 正在与 Draper 和其他航天公司合作开发更大的机器人月球着陆器,以便为 NASA 将重达半吨的货物运送到月球。 Draper 和 ispace 去年赢得了 NASA 商业月球有效载荷服务 (CLPS) 合同,将在 2025 年向月球表面运送多台 NASA 科学仪器。
NASA 的前两次 CLPS 任务将由 Astrobotic 和 Intuitive Machines 执行。 这两家公司都计划在今年晚些时候发射他们的第一批私人开发的月球着陆器。
“我们的使命是私人资助的,”袴田说。 “然而,我们与政府有一些关系,比如我们来自阿联酋航天局和 MBRSC 的有效载荷,我们也有 JAXA 有效载荷。 但即使是这些有效载荷也是商业合同,没有政府的研发资金,与过去与政府的接触完全不同。”
Hakamada 的投资者包括铃木、日本航空公司、日本开发银行、柯尼卡美能达、电通以及众多风险投资和股权基金。
ispace 月球着陆器任务是 12 年工程开发和筹款的结晶,这项工作包括启动、停止和范围的大规模更改。
Google Lunar X Prize 抽奖活动为第一个将着陆器送上月球的私人资助团队提供了 20 万美元的大奖,这是 Hakamada 建立这家最终成为 ispace 的公司的最初动力。 Hakamada 的团队名为 Hakuto,致力于设计一辆月球车,以乘坐另一个着陆器登上月球。 但谷歌 Lunar X Prize 于 2018 年关闭,没有获胜者,导致一些团队解散或努力寻找新的目标。
Hakamada 将 ispace 的工作重新定向到设计和开发自己的月球着陆器,该公司称之为 Hakuto-R 的重新启动。 白兔在日语中的意思是“白兔”。
ispace 目前拥有 200 多名员工,去年表示已获得 237 亿美元的股权融资和银行贷款,用于支付 Hakuto-R 月球运输计划,但 ispace 尚未披露首次任务的独立成本。 该公司表示,它“专门设计和建造月球着陆器和漫游车。”
据该公司网站称,ispace 的目标是“通过向月球提供高频、低成本的运输服务,将人类生活的范围扩展到太空,并创造一个可持续发展的世界”。
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