NASA月球着陆器风险评估：从技术漏洞到管理短板

美国宇航局正在努力降低即将到来的阿尔忒弥斯登月任务的风险，但该机构的方法存在“漏洞”，包括一些关键着陆器系统的计划测试。

该机构监察长办公室在今日发布的一份报告中表示。就像 50 多年前的阿波罗登月任务一样，如果阿尔忒弥斯计划的宇航员“在太空或月球表面遇到危及生命的紧急情况，美国宇航局没有能力营救被困的宇航员”。

监察长办公室表示，虽然美国宇航局正在努力“减轻和防止”SpaceX 和蓝色起源公司建造的月球着陆器相关的危险，但“该机构目前的做法存在一些不足，包括其测试姿态和乘员生存分析”，包括在发生灾难性但非致命事件后可能会发生什么。

左图为阿波罗时代登月舱的艺术想象图，中图为蓝色起源公司（Blue Origin）建造的登月舱，右图为SpaceX公司（SpaceX）建造的登月舱。

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面临问题

美国宇航局目前正全力准备太空发射系统火箭和猎户座载人飞船“完整性号”，计划于4月1日左右执行阿尔忒弥斯2号任务。此次为期九天的飞行将搭载四名宇航员绕月飞行并返回地球。

该任务原计划于 2 月初执行，但由于氢推进剂泄漏而推迟，最近又由于其上级推进剂增压系统出现问题，迫使 NASA 将火箭运回其处理机库进行维修。

该问题已解决，NASA计划于周三和周四进行飞行准备情况审查。如果一切顺利，SLS火箭将于3月19日或20日左右被运回肯尼迪航天中心的39B发射台，进行最后的发射准备工作。

与此同时，美国宇航局于2月27日宣布对阿尔忒弥斯计划进行重大改革。该机构计划明年发射一项新的任务—阿尔忒弥斯III—将一艘猎户座飞船送入地球轨道，与目前正在开发的月球着陆器中的一个或两个进行交会和检查操作。

部分基于以往经验，该机构希望在2028年发射两次登月任务，届时将使用一个或两个着陆器（如果两个着陆器都准备就绪）。这些任务之前将进行无人登月测试飞行。

周二发布的监察长办公室报告是在NASA局长贾里德·艾萨克曼宣布修订后的任务架构之前完成的。因此，该报告主要集中在SpaceX的着陆器上，该着陆器原计划执行阿尔忒弥斯计划的前两次登月任务，之后由蓝色起源公司执行后续任务。

目前，NASA计划在需要时使用当时准备就绪的着陆器。

SpaceX的着陆器是该公司星舰的衍生型号，星舰通常作为其巨型超重型星舰火箭的第二级。

为了抵达月球，高达52米的HLS着陆器需要在近地轨道上进行大约10到20次星舰加油飞行才能完成燃料补给。

监察长办公室表示，该公司计划在登月任务之前发射一艘推进剂补给船。该补给船将由一批批超重型加油船持续补充推进剂，这些加油船大约每周从佛罗里达州和德克萨斯州的发射场起飞一次。

如此大规模的轨道燃料补给从未有人尝试过。更复杂的是，SpaceX 将如何缓解低温推进剂在升温蒸发过程中不断造成的损失，目前尚不为人知。

总之，当补给站加满燃料后，着陆器将被发射，自主重新装载推进剂，然后发射到月球，进入轨道，等待阿尔忒弥斯宇航员乘坐猎户座飞船抵达。

蓝色起源公司计划采取类似的策略，在地球轨道上为着陆器补充燃料，以获得到达月球所需的推进剂。进入月球轨道后，一艘加油船将再次为其燃料箱加满，然后将宇航员送上月球表面。

监察长办公室指出，阿尔忒弥斯计划宇航员在前两次登月任务中面临的既定人员损失阈值预计在月球作业期间约为1/40，从发射到溅落的总体损失概率约为1/30。相比之下，阿波罗计划宇航员面临的人员损失概率为1/10，而航天飞机宇航员的实际风险则高达1/70。

在任何登月任务发射之前，两艘着陆器都将在月球轨道上进行一系列全面的测试，以验证其运行准备情况。与着陆器对接后，宇航员将降落到月球表面，而猎户座飞船则留在轨道上等待他们返回。

与阿波罗号宇航员在月球赤道附近着陆相比，在月球南极附近着陆面临着更为严峻的挑战。

“月球南极高达20度的陡坡给导航和着陆带来了挑战，”监察长办公室表示。“鉴于星舰的高度为52米—大约相当于一座14层高的商业建筑—着陆后其惯性可能会持续，导致其倾覆。”

NASA 对“倾斜容差”的要求是坡度仅为 8 度。

“蓝月”着陆器高16米，也面临着陆风险，包括着陆器倾斜角度超出安全有效执行关键乘员操作的容差范围。任何着陆器倾斜角度超出容差范围…都可能影响舱门等设备的运行，这些舱门是乘员进出着陆器所用的。

相比之下，阿波罗登月舱在六次飞行中将 12 名宇航员送上月球表面，其高度只有“蓝月”号的一半，高度只有 SpaceX 登月舱的七分之一。

与乘坐蓝色起源着陆器、可借助舷梯到达六英尺下方表面的宇航员不同，

SpaceX着陆器上的宇航员必须乘坐外部电梯下降到火箭侧面约十层楼的高度。

考虑到轨道燃料补给和推进剂蒸发等挑战，这或许看似一个微不足道的工程问题，但项目经理认为这是一个值得密切关注的问题。

监察长写道：“星舰的电梯位于乘员舱正下方，距离地面约35米。目前，如果电梯发生故障，乘员没有其他方法可以从月球表面进入飞船。”

NASA要求“至少具备应对灾难性事件的单次故障容错能力，这意味着系统能够承受一次故障而不影响设计目标的实现。SpaceX致力于打造具有冗余机制的稳健标准电梯设计。”

“然而，HLS 项目将电梯视为首要风险，并积极与 SpaceX 合作，开发替代的登月方式，以防电梯在宇航员位于月球表面时发生故障或卡住。”

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