私營公司登陸月球，還將部署月球數據網絡

作者丨臨風

編輯丨海腰

圖源丨Midjourney

2024年2月，Intuitive Machines（直覺機器）製造的Nova-C着陸器，搭載SpaceX的獵鷹9號，降落在近月球南極地區（南緯80.13度，東經1.44度），成功登陸月面。

這是人類歷史上第一個由私營公司完成的登月任務，創造了商業航天的又一個里程碑。

在半個世紀后首次重返月球的NASA，僅僅為此次登月支付了1.18億美元。

Intuitive Machines成立於2013年，已於2023年上市，主要業務有登月服務、軌道服務、月球數據、太空產品及基礎設施等。

5月，該公司確定在今年年底執行第二次任務前對Nova-C進行升級改動，Intuitive Machines今年還將計劃進行2次月球着陸器任務。

此次登月是NASA的Artemis登月計劃首次「軟着陸」，NASA計劃在Artemis3號實現載人着陸，與歐洲、日本、阿聯酋和加拿大聯合建造月球門户（Lunar Gateway）空間站，並由Artemis4號宇航員前往月球空間站激活計算機系統。

這個着陸器是六邊形柱體，高4米，寬1.67米，滿載推進劑情況下重約1900千克，攜帶了約130千克有效載荷。因落地時側翻，原定7-10天的規劃縮短。

3月23日，Intuitive Machines宣佈，Odysseus已永久休眠。

7月10日，NASA宣佈Intuitive Machines等3家公司參與Artemis登月任務的載人月球車（LTV）可行性研究。

一、商業航天打開月球之門

私營公司首次成功將着陸器送上月球，載入史冊。作為首個打開月球之門商業航天公司，Intuitive Machines霎時成為焦點。據財報，Intuitive Machines在1月初股價飆升，漲幅超過3倍。

通過CLPS（商業月球載荷服務）計劃，IM-1攜帶了6個NASA載荷，包括多普勒激光雷達、研究着陸器的攝像機、油量表等技術設備。另外還有6個非NASA載荷，包括Columbia的夾克材料、藝術家Jeff Koons的「月相」作品、月球觀測協會的天文攝像機等。

2024年第一季度Intuitive Machines收入7310萬美元，收入創新高，相當於其2021年總收入，毛利達1220萬美元。這主要得益於NASA OMES III工程服務合同和客户對IM-1任務的商業支付。

登月是一項精密度極高的工程，載人登月是當前人類工業的最高成就，探月的科學戰略意義不勝枚舉。

近年來，私營太空公司正在提出成本更低的登月方案。但至少在IM-1前，已有3次商業公司探索登月失敗。

據Space News，2019年4月，以色列航空工業公司建造的Beresheet降落到月球表面時墜毀；去年4月，日本ispace着陸器HAKUTO-R M1在最后一次接近月球時墜毀。

今年年初，Astrobotic公司的「遊隼號」月球着陸器發射，這也是美國私營企業首次挑戰登月任務。但「遊隼號」推進系統故障導致關鍵性燃料泄漏，難以完成軟着陸登月任務，任務失敗讓52年來首次嘗試登月的美國信心受挫。

着陸機動，是真正困難的一步。阿波羅飛船在着陸前最后3分鍾進入10秒的「死亡區間」后，也遇到避障巨石挑戰。登月行程漫長而苛刻，探測器所需的精確度高。不久前，我國嫦娥6號入繞月軌道24天后才成功登陸月球背面。簡單來説，需完成地月轉移軌道飛行、環月圓軌道飛行、橢圓軌道飛行，逐步消除軌道面數據殘差再進行月面着陸。僅僅是完成着陸的一小步就讓人捏一把汗。

在預選着陸區面積狹小、地形複雜的情況下軟着陸，要在組合體（軌道器、着陸器等）分離、推力點火、減速下降、懸停飛行、接觸月面的過程中達到最高精度的計算，是真正的「差之毫釐，謬以千里」。

據介紹，Intuitive Machines採用了與Apollo號非常相似的着陸方法。

Intuitive Machines的首席技術官Tim Crain解釋，他們基本依靠慣性測量單元（IMU）、光學導航數據流算法來着陸，在實際落地時，着陸器下降的速度快，「我們撞擊更很猛烈，一路上都有點打滑，最后那次撞擊至少導致一條支架斷裂。」

這個嚴重的技術故障意味着着陸器會錯估自己的位置、姿態，先前Apollo號是宇航員緊急介入后飛船才具有避障能力，那無人的Odysseus怎麼辦？

此時，着陸器上的有效載荷緊急「有效」了一次。飛行工程師安裝軟件補丁將Odysseus與船上的多普勒激光雷達連接起來，發射和接受激光脈衝來判斷飛行器的速度和距離。可以説，這個商業有效載荷把「命懸一線」的Odysseus給吊了回來。

Intuitive Machines在宣佈成功着陸時，股票大漲40%，「瘸腿」的消息又讓其大跌30%，跟坐過山車一樣刺激。

儘管他們的Odysseus艱難的着陸導致航天器幾乎側翻，六足中一隻被卡住，傾斜地靠在一塊岩石上，但它實現了「月球表面安全軟着陸」、「向客户返回科學、商業數據」兩大目標。Intuitive Machines的首席執行官Steve Altemus表示，「實現兩個目標，這對我們來説是一次絕對的成功。」

他們在公開發文中表示，IM的着陸地點比世界上任何航天器軟着陸的位置都靠南，在距離預定Malapert A着陸區不到1英里的地方軟着陸。它的着陸點也是NASA瞄準做載人飛行任務的地區。

Malapert A隕石坑初步具備南極科考條件，IM-1降落點在距離月球南極（南緯86°以上）約300公里的地方。月球南極已被證實存在水，極地的水冰資源開發的可能性極具意義。

Intuitive Machines指出，他們的IM-2任務很有野心，計劃在月球上鑽探水冰，並實現第一次在月球上部署數據中繼衞星的計劃。

根據IM-1任務性能的評估，Steve Altemus稱，他們將對着陸器的通信和軌道確定做「技術調整」，並將於2024年第四季度進行第二次着陸器任務IM-2的發射，包含IM-3在內，都是以NASA為主要客户，按照CLPS計劃進行。而為填補第三次發射后的任務空白，Intuitive Machines計劃將進行一次完全商業化的任務發射。

二、NASA訂單給了長期收入保障

在2021年的財報的風險説明中，Intuitive Machines表示：「我們是一家空白支票公司，沒有經營歷史，也沒有收入，您無依據評估我們實現業務目標的能力」。

2024年第一季度的Intuitive Machines收入可觀，雖仍面臨540萬美元淨虧損，但手握5520萬美元現金。

而且Intuitive Machines手中的政府合同是保障了其長期的商業收入。它是NASA月球有效載荷商業服務計劃（總額26億美元）的主要參與者，拿到的CLPS計劃金額合計2.33億美元，並正在等待另一項CP-22計劃。

前幾月它獲得NASA的MSR（火星取樣返回任務，110億美元）技術支持合同，近來又有LTV月球車項目（總值46億美元）研究合同。

他們合同中的產品和服務由四個業務部門提供：月球訪問服務、軌道服務、月球數據服務及空間產品和基礎設施，他們旨在支持機器人和人類對月球、火星及更遠的地方進行探索。

月球訪問服務，是像用Nova-C一樣的月球着陸器，搭載着政府、商業客户的有效載荷進入月球，與其關係緊密的是「月球數據服務」，即通過6個地面站和擬建的月球軌道衞星星座提供月球通信、導航和成像服務。當前，他們已在部署月球數據網絡（LDN）和Nova Control月球運營中心。

截至2023年底，他們的月球訪問服務業務合同價值包括近3億美元的CLPS和Tipping Point合同，2510萬美元的商業有效載荷以及IM-1到IM-3的共享拼車，甚至還有160萬美元的商業贊助和廣告。

另外，他們的月球軌道服務提供拼車、空間領域感知、燃料補給、軌道碎片清除、空間站服務、衞星重新定位等項目，是商業航天的下一個百億賽道。基礎設施服務則是為以上任務開發推進系統、導航系統、工程服務、月球表面移動等。

其中，Intuitive Machines在2023年將資金投入地月軌道服務，他們在財報中表示月球服務和地球軌道服務兩個業務部門處於主要的潛在市場，未來10年可觸及的市場約為1200億美元。其背后是NASA授予的價值7.2億美元的OMESIII合同，他們將主要負責NASA Landsat服務任務。

NASA近日宣佈取消已花費4.5億美元開發的揮發物極地探索車（VIPER）任務，原因是額外測試和成本的增加。而月球水冰實地搜索很可能由日本和印度的月球極地探索（LUPEX）項目進行。

雖然這未直接涉及Intuitive Machines的月球車項目，但不難看出，他們的業務在很大程度上依賴於與NASA、客户簽訂的合同，若未能履約完成合同義務，將對財務狀況和經營業績產生不利影響。

公司的三位創始人中有兩位是NASA資深員工，NASA的Gateway計劃首席工程師Steve Labbe是其VP，核心成員中還有來自NASA、美國空軍、KBR、波音的多年從業者，保障了其技術能力和運營實力。

聯合創始人兼CEO Steve Altmus，畢業於Embry Riddle航空大學，擁有中佛羅里達大學工程管理碩士學位，是NASA約翰遜航天中心（JSC）副主任，該中心曾負責監督NASA的載人航天項目。他在NASA工作了20余年，曾在哥倫比亞號航天飛機失事后任重建主任。

他在IM-1任務前描述了公司願景：「我們預計這將在短短几年內為公司創造令人難以置信的強大競爭地位，併成為美國太空探索的基礎，成為一項國家資產。」

另一位聯合創始人是Tim Crain，同樣曾就職於NASA約翰遜航天中心。他是德克薩斯大學奧斯汀分校航空工程博士，NASA的Morpheus計劃飛行動力學負責人。此前，他們在計劃中嘗試建造了月球着陸器的地面版本，採用了低成本的項目開發模式，這個計劃的成果也是Tim與同事聯合創立Intuitive Machines的主要動機。

還有一位「太空企業家」Kam Ghaffarian，活躍在新能源和航天工業領域，曾在洛克希德·馬丁、福特、Loral公司任職，是IBX、Intuitive Machines、X-energy、Axiom Space、SGT等知名公司的聯合創始人。他所創商業公司都或多或少推動太空經濟的創新發展，其中SGT是NASA第二大工程服務承包商，提供國際空間站運營和宇航員培訓服務，年收入過5億美元；Axiom Space則與SpaceX合作完成過私人宇航員發射任務，將其送往國際空間站。

Kam認為，SpaceX等公司已經帶了個好頭，「我們的目標就是為太空創造一個繁榮的商業生態系統，太空行業還有長期的、巨大的增長機會。」

讓Kam如此篤定的前提條件是，NASA等官方機構與商業航天公司合作的穩定性和互利性。

「就技術成就來説，這個任務（IM-1）達到的水平不值得這麼大的關注。這項任務折射的，美國的航空行業產業鏈發展情況，特別是對初創企業的支持，更值得關注」，浙江大學微小衞星研究中心主任金仲和表示。

據數據，自20世紀70年代阿波羅計劃期間達到美國聯邦總支出4%后，撥款隨任務完成數量大幅下降，在可統計範圍內，到2020年已跌至總預算的0.48%，近十年都穩定在0.5%左右。

在預算有限的情況下，NASA與私營企業的航天器合作可以追溯到21世紀初。在2014年，NASA啟動了Tipping Point計劃，「孵化」中小型企業。

讓更多商業公司參與太空計劃中，一方面，商業航天公司可以藉此研發、實驗、打廣告甚至接待遊客，另一方面，NASA從私營公司買服務，提供開發資源，得到想利用的技術。「以衞星為例，商業航天的介入讓衞星真正騰飛。他們把衞星送上天，成本下降很多，用途卻增加不少。」NASA前首席財務官Jeff DeWit認為，NASA正複製這樣的模式，逐年增多。

儘管今年7月底，波音的星際客機的宇航員回家難題令NASA頭疼，但是在載人運輸方面，SpaceX的龍飛船和波音的星際客機相比，直接省下NASA研發經費200-300億美元。

美國登月也是一樣，2018年9月NASA發起的CLPS計劃就資助了一系列私營企業研發的月球着陸器，有Intuitive Machines、藍色起源等14家公司參與。儘管此前有「遊隼號」的失利，但還有數家公司前赴后繼準備發射。從合同價格來看，CLPS計劃的成本優勢明顯。

Intuitive Machines的2023年財報顯示，月球數據中繼衞星的部署將進一步增強月球數據網絡(LDN)，以提供連續的月球覆蓋。