美国商业月球探测快速发展分析

李虹琳 李金钊（中国航天系统科学与工程研究院）

2018年5月3日，美国国家航空航天局（NASA）发表声明，取消“资源勘探者”（RP）月球巡视任务，原计划由该巡视器携带至月球的部分仪器，将改由商业月球着陆器运送。这是NASA在美国新航天政策指导下，广泛联合商业力量实施“重返月球”的重要举措，显示美国借助商业力量实施月球探测的步伐大幅加快，将对未来月球等深空探测活动发展产生重要影响。

1 美国商业月球探测快速发展动因

美国政府为商业航天发展创造良好的政策环境

一是建立了较为完善的商业航天政策法规体系。顶层航天法律和国家航天政策确定商业航天的重要地位，提出商业航天发展的基本原则；航天运输、卫星应用等各领域航天法律与政策明确政府部门的管理职责，确定商业航天活动的管理方法与流程，要求政府部门最大限度地利用商业航天服务和能力；通过放宽数据政策、改革出口管制、权衡国家利益与商业利益之间的关系等，为商业航天发展创造良好的政策环境。

二是不断出台新政策鼓励商业深空探测。2015年，美国发布《商业航天发射竞争力法》，赋予美国企业和公民利用深空资源的合法权益，为美国企业在太空“跑马圈地”提供了法律保障。2017年底，美国总统特朗普签署“1号航天政策指令”，要求“引入商业航天，开展国际合作，牵头创新和可持续的探索计划”，“引领人类重返月球并进行长期探索和利用”，首次强调结合商业力量“重返月球”。2018年5月发布的“2号航天政策指令”，要求简化商业航天监管，对新兴商业航天活动提供“一站式服务”，以推动商业深空探测发展。

合理的公私合作模式促进商业深空探测快速发展

当前，美国商业公司的深空探测能力仍然有限，美国政府通过公私合作，扶持商业深空探测发展，同时满足政府需求。合作模式包括：在商业公司自筹经费、全权负责探测器研制工作的基础上，NASA免费提供技术、设施设备等支持，双方共享技术成果；商业公司自主开发成熟产品和技术，NASA经过严格认证后，采购商业公司的产品和服务；NASA在商业公司既有技术成果的基础上，投入资金、技术、基础设施等资源，与商业力量合作开展技术研发，加快研制进度、共享创新成果。

近年来，NASA与商业企业开展了一系列合作，为实现商业月球探测奠定了坚实的技术基础。在向商业公司购买相关月球数据信息的基础上，2014年1月，NASA发布“月球催化剂”（Lunar CATALYST）计划信息征询书，与美国企业合作开发“可靠和经济划算的商业性无人月球着陆器”，最终选择月球快车公司、太空机器人技术公司、马斯腾太空系统公司三家企业，共同开发“商业无人月球着陆器”，联合发展月球有效载荷运输技术，促进商业企业月球运输能力提升。2016年8月，美国联邦航空管理局（FAA）批准月球快车公司向月球表面发射着陆器，开创了商业公司开展深空探测的先例。

2 商业公司及其月球探测项目最新进展

在NASA“月球催化剂”计划的资助和扶持下，一批美国企业具备了开展商业月球探测的初步能力，正在实施多个月球探测项目。

月球快车公司

月球快车公司MX系列月球着陆器

月球快车公司（Moon Express）于2010年8月成立，主要研制MX系列月球着陆器，提供商业月球机器人运输和数据服务，开采月球资源。月球快车公司计划开展三次月球探测任务：2019年发射“月球侦察兵”（MX－1着陆器），验证企业开展太空探索的成本效益；2020年发射“月球前哨”（MX－2着陆器），在月球南极建立首个前哨站，勘探水冰资源和矿产；2021年发射“收获月球”（MX－9着陆器），采集月球样品并返回地球。

太空机器人技术公司

太 空 机 器 人 技 术 公 司（Astrobotic Technology）于2008年成立，主要研制太空机器人、开展行星探索。公司原计划研制采用单个大型推进器的“格里芬”（Griffin）月球着陆器，可将各类巡视器和科学有效载荷精确运送到月球上的任何地点。2016年6月，公司对月球着陆器的设计进行更新，将“格里芬”着陆器替换为“游隼”（Peregrine），采用五个推力较小的ISE－100推进器，计划2020年采用宇宙神－5（Atlas－5）运载火箭发射“游隼”月球着陆器。

太空机器人公司“游隼”月球着陆器示意图

马斯腾太空系统公司

马斯腾太空系统公司月球着陆器示意图

马斯腾太空系统公司（Masten Space Systems）主要业务是开发可重复使用火箭和航天器。该公司研制的月球着陆器是在联合发射联盟公司（ULA）“半人马座”（Centaur）上面级的基础上改进而成的，称为“试验性增强上面级”（XEUS）着陆器。一次性使用型和可重复使用型XEUS可分别将10t和5t有效载荷运送至月球。2015年12月，公司改用“先进低温渐进级”（ACES）替换“半人马座”上面级研制XEUS着陆器，使月球表面运输能力达到25t，并可执行多次往返运输，目前处于方案设计阶段。公司还在开发XL－1小型单用途月球着陆器，可将100kg有效载荷运送至月球。

蓝色起源公司

蓝色起源公司（Blue Origin）也提出“蓝月”（Blue Moon）计划，研制可将4.5t的有效载荷送上月球的着陆器，长期目标是在月球表面建立永久基地。

蓝色起源公司月球着陆器示意图

3 NASA依托商业力量“重返月球”的主要举措

推动小型商业月球运输系统及月球探测有效载荷发展

针对2017－2020年商业月球着陆任务，2016年11月，NASA发布“小型月球表面有效载荷”（SLSP）信息征询书，面向企业、大学、非营利机构、NASA各航天中心等，征求有效载荷概念、性能、战略价值、完备程度、成本结构等信息。2018年4月，NASA发布“商业月球有效载荷服务”（CLPS）计划需求草案，为近期商业月球着陆任务征求有效载荷提案，以支持商业公司研制月球着陆器。

鼓励商业公司发展更先进的月球运输能力

为实施载人登月，NASA计划结合商业力量发展大中型着陆器。初期发展500～1000kg中型有效载荷着陆能力，随后扩展至5000～6000kg大型载人着陆能力，为研制载人登陆器、实施大型月球着陆任务奠定基础，满足采样返回、资源勘探、原位资源利用技术验证等需求。目前，NASA正在了解技术发展情况，以便制定最佳商业合作策略。

资助企业开发“月球轨道平台-门户”相关部件

研制“月球轨道平台-门户”（LOP－G）是美国“重返月球”的重要步骤，NASA已向工业界征询居住设施和深空运输能力提案。2017年5月，NASA通过第二批“下一代太空探测技术合作伙伴计划”（NextSTEP－2），资助波音、洛马、比格罗航天、内华达山脉、轨道-ATK和伊克西翁等六家企业，开发“门户”居住舱原型样机；11月，选择波音、洛马、轨道-ATK、内华达山脉、劳拉空间系统等五家企业，研究“门户”动力和推进部件。2019年，NASA将陆续向商业公司授出合同，开发“门户”电源、推进、居住和生保系统等。

4 结语

特朗普政府认为，NASA应当集中有限资源，开展地球轨道以远、更前沿的太空探索活动，同时鼓励、扶持商业公司发展月球探测技术并参与政府探月活动。NASA通过公私合作，对企业进行资金和技术投入，培育商业月球探测力量快速崛起，能为政府主导的探月活动提供有效支撑。

“月球轨道平台-门户”示意图

从当前发展看，美国已具备开展商业月球探测的条件。一是美国商业公司的技术研发与运行管理较为先进，有能力掌握相对成熟的月球探测技术，在政府的有效监管下参与探月活动，可大大降低政府投入成本，企业也能获得利润回报。二是美国政府的航天基础设施、试验设备、测控手段、技术成果等能够提供给商业公司使用，保证商业任务实施。

从管理角度看，美国推进商业月球探测存在以下问题。一是商业航天政策法规体系有待进一步完善：一方面，月球着陆、小行星采矿等新兴商业航天活动的监管还存在空白；另一方面，为确保商业月球探测的有序开展，政府、传统企业、初创企业在商业探测活动中的责任、义务、风险和知识产权等还需要进一步明确界定。二是在未来一段时期商业月球探测离不开政府扶持。目前，企业提出的月球探测方案仍以政府为主要用户，如果缺乏政府采购，方案将得不到落实，商业月球探测活动难以为继。三是对商业月球探测企业进行评估的相关机制有待健全。深空探测具有高成本、高风险等特点，需要建立一套行之有效的评估机制，审慎考量企业是否具备承担高可靠性要求的探月任务能力。