“NASA的下一个月球登录任务：Firefly的蓝色幽灵号”

NASA今年的两次登月任务均失败

登陆月球不是简单的任务。今年，自1952年阿波罗17号以来美国的前两次登月尝试均以失败告终。第一架Astrobotics公司的游隼号着陆器因推进剂泄漏而未能抵达月球。仅一个月后，Intuitive Machines公司的月球着陆器在降落到月球表面时翻滚起来。

IM2主要依靠自主视觉导航系统进行导航，当它的着陆腿撞到岩石时，视觉系统无法绕过岩石，导致着陆腿断裂后着陆器侧翻。尽管之后IM2仍然设法将宝贵的数据传回地球，但毫无疑问，失去价值1.2亿美元的月球着陆器是毁灭性的

蓝色幽灵号计划明年1月发射

总部德克萨斯州奥斯汀的Firefly是下一个要登录月球的人。他们的蓝色幽灵计划于明年1月启动下一次登月尝试。这些登月是NASA商业月球有效载荷服务计划CLPS的一部分，总投资26亿美元，专门用于资助Intuitive Machines、Astrobotic 和 Firefly 等私人公司。每个任务获得大约1亿美元的资助。

早期任务均为无人着陆器

这些早期的探索任务都将是无人的。一方面太空探索仍然是高风险的任务，所有航天国家中约有50%的登月尝试都以失败告终，约有55%的火星登陆尝试以失败告终。

另一方面，目前到达月球每公斤有效载荷的成本约为100万美元。在之前阿波罗11号宇航员在月球上穿的两套太空服就重达160公斤，NASA为这些任务提供的预算也不足以支持执行载人任务。所以这些任务的目的是培养所需的专业知识，测试和开发自主登陆月球所需的技术，并使Artemis计划的载人任务更容易、更安全。

当前的月球3D地图精度100米

在1972年，仅花费1.2亿美元就将着陆器送上月球是不可想象的。当阿姆斯特朗降落到月球表面时，他不得不多次修正航向，因为着陆区出现了意想不到的巨石和陨石坑。现在，月球勘测轨道飞行器创建了整个月球的大型3D地图，分辨率为100米，感兴趣的区域可以获得更高的分辨率。这张地图使得自主月球导航成为可能。

蓝色幽灵号有两个用于导航的摄像头

蓝色幽灵的视觉导航系统上有两个不同的摄像头。其中一个指向前方，另一个安装在支架上并指向下方。使用支架的原因是为了保证除了月亮之外，其他任何东西都不会出现在视觉导航相机的视野中。

使用视觉进行导航

与 IM2 类似，蓝色幽灵号也依赖这些摄像机进行导航，它们使用月球勘测轨道器创建的月球详细地图来确定它们的确切位置。它通过摄像机获取月球表面特征，然后着陆器的计算机使用月球地图进行比较。由于每个陨石坑的确切大小和形状都是已知的，着陆器可以据此算出其方位、位置和速度。

将沿着月球晨昏线飞行

蓝色幽灵号将沿着月球晨昏线（月球光明面与月球黑暗面的分界线）飞行，着陆在月球日出时分，以获得一个完整的月球日，相当于地球的14 个工作日，之后其任务将在壮观的月球日落中结束。由于气温最低可达-30° C，着陆器的电池和电子设备无法在月夜中存活。

在接近月球表面时，使用SLAM惯性导航

当降落接近月球表面时，推进器扬起的灰尘会遮挡月球表面，也会让自主视觉导航系统失去作用，这时候就需要另外的系统接入，就是SLAM导航系统。与现在自动驾驶汽车使用的SLAM算法类似，在距离月球表面10米左右的地方，蓝色幽灵号需要依靠惯性测量装置引导剩余的降落过程。

配备8个自燃火箭发动机，进行精准推力控制

要实现安全着陆，仅靠精确的导航还不够，还需要精准的推进力控制系统。蓝色幽灵的推力控制来自于Spectre反应控制系统。着陆器总共配置了8个自燃火箭发动机，可以实现精确控制。

月球着陆器大部分重量都用来源于推进剂，随着推进剂的消耗，着陆器会变得明显更轻，从而不断改变推重比，并不断改变着陆器的重心。蓝色幽灵号将四个推进剂箱并排放在同一水平面上以降低重心。

需要精准调节推力，维持横向重心

由于两种推进剂的密度不同，所以需要四个推进剂箱来维持横向重心。在降落过程中，必须通过改变反应控制系统的推力来监控和调整这种连续的重量变化。蓝色幽灵通过改变发动机启停的占空比来实现精确控制。至此，我们也大概能体会为何月球登录如此困难。

使用3D打印的圆柱体作为着陆脚

蓝色幽灵号的腿部也进行了精心的设计。其底部是一个空心的圆柱体。这是3D打印的钛合金件。使用3D打印不仅因为更容易制造，而且可以在内部留出空腔，放置减震器。这是一种可压碎的铝蜂窝状部件，着陆时会压缩，可以吸收着陆时的冲击力。这种设计不仅可以吸收有效载荷的冲击，使它们保持在发射环境中，而且还可以确保所有四个脚更有可能与地面接触。

目前我国的月球通信和导航系统领先于NASA和欧洲

NASA需要进行的重大改进之一是通信和导航系统。美国和欧洲的月球通信和导航系统存在盲点，而我国在这方面占有优势。2018年，我国发射了第一颗月球中继卫星送入地月的拉格朗日点2。

利用这颗中继卫星，2019年我国将人类首个月球着陆器着陆在月球背面。2024年，又发射了另一颗中继卫星，其巨大的抛物面天线提供了10个扩展通道，可以同时与多达10个不同的月球探测器进行通话。

蓝色幽灵号会携带负载，测试导航系统

目前美国和欧洲都没有接近这种能力的东西，但蓝色幽灵号会携带相关有效载荷，以评估使用美国和欧洲卫星发射的全球导航系统信号进行导航，这可以为未来的月球航天器提供精确的位置、速度和时间估计。

第二次任务计划2026年发射