Skoltech和MIT研究人员确定登陆月球的最佳人类着陆系统架构

来自Skoltech和麻省理工学院的研究人员分析了几十种方案，为未来登月任务的 “最后一英里”–实际上是将宇航员送到月球表面，再回到安全的轨道月球站–从性能和成本上挑选出最佳方案。该论文发表在《Acta Astronautica》杂志上。

自从1972年12月阿波罗17号的乘员离开月球表面后，人类就一直渴望重返月球。

2017年，美国政府启动了Artemis计划，阿尔忒弥斯计划是美国美国国家航空航天局正在进行中的一项国际合作空间探索计划，目标是重返月球并建立长期科研点，并且最终登陆火星。计划中包括首次将一名女航天员送至月球。

Artemis任务将使用一个新的轨道平台，被称为 “月球门户”，它将成为一个永久性的空间站，可重复使用模块将从这里把宇航员带回月球。这种新方法需要重新分析最佳的着陆方式；与NASA签约设计可重复使用的着陆舱的私人公司正在进行这项研究，但他们的研究结果不公开。

Skoltech公司和麻省理工学院的研究人员开发了数学模型，以评估未来 “Artemis “任务的载人着陆系统最有希望的方案。例如，阿波罗计划采用了2级架构，当时阿波罗月球舱由下降舱和上升舱组成，能够搭载两人到月球表面并返回，而将下降模块留在后面。

该团队假设月球门户位于L2晕轮轨道，这是目前首选的方案，即月球站围绕L2拉格朗日点运行，这样更容易在月球南极着陆。他们还模拟了一个由4名宇航员组成的探险队，他们将在月球上停留7天左右。科学家们考虑了该系统的最佳级数和首选推进剂。他们总共设计了39种未来月球载人登陆系统的变体，还为最有希望的方案建立了成本模型。

该团队通过一种全面的方法来评估月球载人着陆器的替代概念，利用架构筛选模型考察了大量的方案。他们首先确定了一套关键的结构决策，如着陆器每个阶段所要采用的级数和推进剂类型。他们将这些信息组织在数学模型中，并对来自不同架构决策组合的替代系统架构进行了全面的计算探索。

他们的分析表明，对于消耗性着陆系统，如阿波罗计划中使用的系统，2级架构确实是最有利的，因为它的总干质量和推进剂载荷都较低，而且每次任务的发射成本也较低。然而，对于计划在Artemis计划中使用的可重复使用的飞行器，1级和3级系统的优势很快就变得不相上下。

在考虑到论文中的所有假设的情况下，对于一些短途 “短程 “型月球任务来说，”最终 “的赢家是以液氧和液氢（LOX/LH2）运行的一级可重复使用舱。作者指出，这是一个初步分析，没有考虑到乘员的安全、任务成功的概率以及项目管理的风险因素–这些都需要在计划的后期阶段进行更详细的建模。

乘员安全考虑是设计载人航天系统的一个重要因素，而作者在研究中没有考虑到这一点。该团队计划在未来扩大工作范围，对未来载人航天探月计划中所需要的整个探索基础设施的系统架构进行全面探索。获取更多前沿科技 研究访问：https://byteclicks.com