NASA正在利用创业生态系统来支持一些非常大胆的登月任务

　　负责NASA科学项目的副局长托马斯·祖布臣认为：＂创业生态系统是美国的核心优势之一。＂
　　上图：该图显示了 Astrobotic Technology 的商业月球着陆器的概念。
　　三年多来，美国宇航局一直高度关注阿耳特弥斯月球计划。这项备受瞩目的国际努力由美国航天局牵头，每年耗资近75亿美元，旨在在2020年代中期让人类重返月球表面，并在深太空建立可持续的存在。
　　但近年来，NASA一直在资助第二个规模小得多的月球计划，成本仅为阿尔忒弥斯计划的3%。这就是＂商业月球有效载荷服务（Commercial Lunar Payload Services / CLPS）＂计划，旨在利用私营公司将中小型着陆器送上月球表面，主要用于科学任务。其预算约为每年2.5亿美元。
　　这个被称为 CLPS 的计划正在显示出一些有希望的迹象，并将比阿尔忒弥斯计划至少提前几年的时间。 此外，它代表了美国宇航局科学部门的一项大胆的新努力，该部门正在寻求利用新兴的商业太空部门从根本上提高科学和探索能力。 如果成功，CLPS 探索模型可以扩展到火星及其他地方。
　　但它会成功吗？我们很快就能知道了。
　　CLPS 的起源
　　与阿耳特弥斯计划一样，CLPS计划的起源可以追溯到特朗普政府中期，当时白宫官员试图在长期专注于火星之后，于2018年重新将NASA的月球探索计划重点放在月球上。这一转变与2016年底上任的负责NASA科学项目的副局长托马斯·祖布臣（Thomas Zurbuchen）产生了共鸣。
　　自上世纪70年代阿波罗计划结束以来，美国国家航空航天局（NASA）已经向月球发射了一些轨道飞行器，但40多年来一直没有实现软着陆。与此同时，美国航天局已经在火星上着陆了6次，并探索了太阳系的其他地方。
　　副局长托马斯·祖布臣表示：＂很长一段时间以来，我一直觉得我们对月球的关注不够。太阳系里的每一个天体都很有趣，除了每天晚上在天空中出现的那个。这似乎很奇怪。＂
　　其他科学家也开始非常投入月球研究，尤其是美国宇航局对在月球两极采集水冰的潜力感兴趣。 部分受到谷歌 Lunar XPrize 刺激的商业航天工业，也开始研究创新的着陆器概念。 还有另一个数据点，NASA 让商业公司向国际空间站运送食物和补给品的计划已经成功，并运作良好。
　　因此，托马斯·祖布臣想知道这种公私模式，是否可以扩展到科学任务中。换句话说，商业公司是否能够胜任建造小型着陆器、雇用私人发射公司，以及为 NASA 和其他客户提供月球表面实验的任务？
　　托马斯·祖布臣通过与 NASA 内部的主要盟友合作，包括行星科学部的大卫·舒尔（David Schurr）和副局长史蒂文·克拉克（Steven Clarke），建立了 CLPS 计划。 在选择了十几家有资格竞标的美国公司后，NASA 于 2019 年 5 月开始竞争性地授予价值在 8000 万美元至 1 亿美元之间的月球交付任务合同。这些费用远远低于NASA在传统采购过程中支付的费用。
　　当然，不是所有的登陆器都能成功，至少在最初阶段是这样。对于一家私人公司来说，建造航天器和着陆器并在距离地球近40万公里的地方操作航天器，代表着一次巨大的技术飞跃。 托马斯·祖布臣用＂射门＂来描述这种风险，他一直告诉政策制定者，早期的 CLPS 任务有50%的成功机会。
　　托马斯·祖布臣直言道：＂你必须承担风险。如果成功的机会需要达到 80%，我需要在上面设置一个安全和任务保证计划。我不想这样做，因为那样我会挤压一些创业能量。我真的相信 ‘创业生态系统是美国的核心优势之一’。我们是首屈一指的。如果我们不将其作为我们领导范式的一部分，我们就会错失良机。＂
　　VIPER 的阻力
　　在相对适度的科学实验中冒险是一回事，将 NASA 的主要任务放在 CLPS 上则是另一回事。但这正是祖布臣在2020年6月决定做的，他将 VIPER 任务授予了CLPS供应商 Astrobotic创业公司。该公司收到了一份价值 1.995 亿美元的合同，最早将于 2023 年底将 VIPER ＂挥发性物质极地探索漫游车（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover）＂运送到月球南极。它计划搭乘公司仍在开发中的＂格里芬（Griffin）＂着陆器飞往月球南极。
　　这是一项重要的科学任务，任务是在月球南极寻找冰，并使用1米长的钻头勘探地下样本。这项任务的总价值为6.6亿美元，这对科学家和美国宇航局的人类探索部门很重要，该部门希望在本世纪20年代将宇航员送往月球南极。
　　上图：NASA 的 VIPER 漫游车渲染图。
　　由于对 VIPER 任务有太多的期待，托马斯·祖布臣收到了来自NASA内外的压力，这些压力来自于科学家和政治家等，要求对 VIPER 任务进行更＂传统＂的交付。对于一个典型的NASA科学任务，这意味着将由NASA的喷气推进实验室来设计着陆器，然后将其建造外包给传统的承包商，最常见的就是洛克希德·马丁公司。
　　为了回应对 VIPER 的担忧，托马斯·祖布臣要求对将 VIPER 送上月球的最大风险进行独立评估。他说，Astrobotic公司愿意在这个过程中合作，因为他们欢迎技术援助。
　　然后，祖布臣要求他的团队考虑，将月球车安全地放置在月球南极的诺比勒陨石坑的其他选择。当成本和时间表出现时，他意识到，为了 VIPER 而绕过 CLPS 将会耗尽整个商业月球计划的资金 —— 不仅是VIPER，还有之后的几次交付。＂我很清楚，如果我们采用传统的交付方式，我们将放弃所有的CLPS，＂祖布臣说。
　　显然，他不愿意接受这一点。 在获得 NASA 副局长帕姆·梅尔罗伊（Pam Melroy）和副局长鲍勃·卡巴纳（Bob Cabana）的支持后，祖布臣决定将 VIPER 保留在 Astrobotic 的 Griffin 着陆器上。作为这一举措的一部分，Astrobotic 同意对格里芬的推进系统进行更严格的测试。 此外，NASA 决定建造第二套仪器作为备用计划。
　　托马斯·祖布臣表示：＂在其他的CLPS任务中，我有50%的机会，这是完全没问题的。但VIPER的成本更高，作为一名纳税人，我希望政府投入更多努力，以增加成功的机会。＂
　　押注商业
　　托马斯·祖布臣敢于把赌注押在这些私营公司身上，是因为他明白Astrobotic公司和其他CLPS承包商的执著和坚持。比如，直觉机器公司（Intuitive Machines）和Masten Space公司，它们必须成功登月，否则它们的业务将会枯竭。
　　到目前为止，NASA已经授予了7个CLPS任务，今年晚些时候可能还会授予2到3个。目前，祖布臣的这一做法得到了白宫和国会的支持。但是，如果最初的几次登陆尝试在月球上创造出新的陨石坑（坠毁、失败），这种支持还能持续吗？
　　上图：艺术家绘制的nova-c登月器在月球表面的概念图。
　　我们应该很快就会知道。   Astrobotic 公司（搭载较小的 Peregrine 着陆器）和 Intuitive Machines公司（搭载 Nova-C 航天器）都计划在今年晚些时候进行首次尝试，尽管这些时间表可能会推迟。两家公司都面临技术问题，供应链问题拖慢了他们的步伐。但每一个都在接近。事实上，近日，Astrobotic 公司将首次公开展示其着陆器。
　　祖布臣和美国宇航局CLPS的其他支持者都会坚定地支持他们，因为他们认为航天局接受一些风险，以换取更快、更便宜的开发项目是合理的、健康的。传统上，NASA无法承受政治压力导致的失败。因此，该机构主要在新项目中使用＂线性＂设计，在这期间，花费数年时间设计和测试一个项目的小部分。只有经过大量的分析，才能将组件组合在一起并进行测试。这是制造航天载具最安全的方法，也是第一次成功的最大机会。但这也是一个代价高昂且旷日持久的过程。
　　发射行业的SpaceX和Rocket Lab等商业公司采用了一种迭代设计方法，其目标是飞得更快，并从飞行中的错误和失败中吸取教训。从这个意义上说，每一台后续的航天载具都在早期设计的基础上进行改进，并有更高的成功机会。
　　如果CLPS取得成功，几乎可以肯定的是，NASA将会得到更多的回报，成本更低的科学研究将会更快完成。虽然，可能会有一些痛苦的学习经验，但一旦这个行业成熟，它可能不仅适用于月球，也适用于太阳系的其他目的地。周二发表的＂太阳系研究优先级十年调查＂的行星科学家们也认识到了这一点。
　　该报告建议：＂美国宇航局应该继续支持月球探索的商业创新。＂在成功到达月球表面后，美国宇航局应该制定一个计划，通过允许研究人员提出与特定着陆点相耦合的仪器套件来最大化 CLPS 的科学回报。NASA应该评估其他任务计划中商业运载系统的未来前景，并考虑将CLPS的方法和经验推广到其他目的地，如火星和小行星。 ＂
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