麦克萨凭什么拿到3.75亿美元NASA合同？美国重返月球需要几步？
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作者 | 张雪松
在美国重返月球的载人登月计划中，月球轨道空间站/深空门户站是一个关键设施，而PPE是深空门户站（DSG）的第一个组成单元，现在PPE项目正式发布合同竞标结果，宣告着美国载人登月计划终于脱离了纸面，踏踏实实的迈出了第一步。
能源推进单元（PPE）这个名字对很多人来说都很陌生，但要说它的起源可能很多人都会恍然大悟。上一任美国总统奥巴马终止了重返月球的登月计划，那么NASA载人航天去向何方就成了一个难题，载人登火的宏伟大业是终极目标，但它实在太远了，于是又提出2020年代中期登陆小行星的目标，然而前去数百万公里外的小行星并不轻松，加州理工大学的凯克研究所提出了捕捉小行星的计划，打开了一扇新的大门。
NASA按照奥巴马登陆小行星的目标，提出我们干脆捕捉一个小行星进入月球轨道，然后载人探索的主意，也算是实现了登陆小行星的目标，这就是小行星重定向项目（ARM），ARM使用的捕捉航天器就是一个大功率太阳能电推航天器。后来随着特朗普上台，美国载人航天又转向载人登月，而ARM中的电推捕捉航天器摇身一变成了能源推进单元，也算是物尽其用了。
ARM电推捕捉航天器
PPE是一个50千瓦级的太阳能电推模块，设计寿命为15年，它将为深空门户站提供关键的轨道机动能力，还具备再次加注电推工质的能力。2017年7月NASA发布了PPE项目的信息邀请书，美国波音公司、洛马公司、内华达山脉公司、轨道ATK公司以及劳拉公司（SSL）都各自拿出方案参与竞争，力争在深空门户站的竞争中占据先机。
PPE项目竞争很激烈
Maxar公司的PPE概念图
PPE原计划在猎户座飞船的EM 2发射任务中搭载，但这意味着EM 2就要使用大型探索上面级（EUS），而SLS Block 1这个基本型号首飞还在不断推迟，NASA只好决定改为使用商业火箭在2022年单独发射升空，从而降低了对SLS火箭研制进度的要求。
PPE项目竞争的几家公司各有所长，不过劳拉公司在静止轨道商业通信卫星市场上占据很大优势，截至2018年初生产发射了86颗LS-1300平台卫星，其中30颗是电推卫星，19颗卫星的发电能力超过20千瓦，如果截止当前更有多达36颗电推卫星。NASA探测金属小行星的Psyche探测器就由劳拉公司在成熟的LS-1300平台基础上研制。
面对PPE这种太阳能电推平台的竞争，劳拉虽然是加拿大公司，但仍然有不小的优势。2017年10月加拿大MDA公司和美国数字地球公司合并为Maxar公司，劳拉公司也随着母公司MDA成为Maxar公司的一部分，Maxar公司后来业务和资产运营总部转移到美国旧金山，成为一家美国公司，竞争PPE就更少了一层玻璃天花板，锁定胜利并没有太大悬念。
有趣的是，Maxar公司为了利润报表好看，曾计划出售静止轨道通信卫星业务，不过后来因为没有找到买家无疾而终。塞翁失马焉知非福，现在Maxar公司凭借劳拉公司在LS-1300通信卫星上的丰富经验，赢得了PPE项目的竞争，拿到了价值3.75亿美元的合同，今天股价暴涨了超过13%。
Maxar股票大涨
根据NASA的新闻，这个固定价格合同首先开始12个月的设计，接下来NASA视情况开始时间不等的后续合作。PPE将于2022年末发射升空，在Maxar公司控制下进行最长1年的飞行演示，然后NASA可能直接将航天器作为深空门户站的第一个模块。根据目前的报道，Maxar公司将使用LS-1300平台衍生出PPE模块，而太阳翼不会使用现有商业卫星的配置，而是使用最先进的ROSA柔性展开式太阳能电池板，2017年ROSA已经在国际空间站上进行了展开试验，它的重量更轻、功率密度更高，能有效降低PPE太阳翼的重量。
门户站第一阶段概念图
2022年PPE的发射将拉开深空门户站（DSG）建造的序幕，而NASA重返月球的阿尔忒弥斯（Artemis）计划也正快马加鞭地进行着。根据NASA最近公布的消息，猎户座飞船原来的探索任务编号变为阿尔忒弥斯，原来的EM 1就成了Artemis 1任务，而门户站建造也并入阿尔忒弥斯登月计划。2020年NASA很可能实现SLS火箭首飞，执行Artemis 1任务，整合测试SLS火箭和猎户座飞船的实际表现；2022年的Artemis 2任务中，SLS火箭发射载人的猎户座飞船绕月飞行，同年商业火箭把PPE模块送入太空，PPE自行变轨进入绕月的近直线晕（NRHO）轨道；接下来2023年商业火箭把门户站的迷你居住舱送入月球轨道并对接PPE模块，迷你居住舱就是原来的功能舱，它虽然体积不大但内部增压可供航天员活动，同时拥有多个对接口，可以同时对接猎户座飞船和登月舱。
Artemis登月计划
Artemis登月计划-PPE
2024年NASA将执行Artemis 3任务，SLS火箭把载着航天员的猎户座飞船送往月球轨道上的深空门户站，同时3枚商业火箭分别把登月舱的转移级、下降级和上升级三个模块送到门户站对接，组装成完整的登月舱，随后一男一女两名美国航天员就要坐着登月舱前往月球南极沙克尔顿山附近的预定落区，完成美国重返月球的任务。您没看错，为了抢在2024年登月成功，NASA既不先测试着陆器或上升器，也不进行无人登月试验，更没有阿波罗10号那样载人模拟登月，而是新研制的登月舱首次在轨组装完毕后，载人直飞月球南极！
事实上这对NASA也不算什么先例，1981年4月12日航天飞机首飞就载人升空了，不过40年后NASA就算还有这样的勇气，但是否还有这样的工程能力和运气，就不得而知了。无论如何，随着PPE研制合同的正式发布，美国载人登月计划已经吹响号角迈开步伐，向着2024年登月的目标加速冲锋了。
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