载人登月飞行正从完全由政府主导的任务过渡到商业合作和私营企业的新时代。在未来五年里,像 太空探索技术公司 和 蓝色起源 - 与美国国家航空航天局(NASA)的阿特米斯(Artemis)计划合作,旨在首次推出能够将人类从地球运载到月球轨道和月球表面的系统。本报告概述了主要参与者、他们的计划和技术、定价和商业应用案例、运行时间表以及更广泛的市场趋势。
SpaceX 星际飞船:月球任务和能力
在下图中,SpaceX 提议的 星舰载人着陆系统(HLS) 显示在月球上(艺术家概念图)。 太空探索技术公司 太空探索技术公司(SpaceX)正在将 "星际飞船"(Starship)开发成完全可重复使用的航天器,用于地球轨道、月球、火星及更远的地方。根据美国国家航空航天局(NASA)价值 19 亿美元的合同,SpaceX 正在将 "星际飞船 "改装成 "阿耳特弥斯 "号月球着陆器,配备宽敞的舱室和用于月球漫步的气闸。星际飞船 HLS 将把宇航员从月球轨道(他们通过 NASA 的猎户座飞船抵达月球轨道)送至月球表面并返回,在其初始配置中,每次任务可搭载两名宇航员 .
- 技术特点 星际飞船是一种直径为 9 米的超大型飞行器(高约 50 米)。它以液态甲烷和氧气为燃料,最多可运送 将 100 公吨有效载荷送至月球表面 在太空加油时。SpaceX 公司计划将 "星际飞船 "发射到地球轨道,然后与几艘 "星际飞船 "加油车会合,为月球飞行填充推进剂燃料箱。由于星际飞船的月球变体不需要重返地球大气层,因此它放弃了隔热罩和襟翼,从而获得了更多的燃料和载货能力 .单次星际飞船 HLS 任务将涉及多次发射(用于燃料添加),但其目标是完全可重复使用,从长远来看可能会降低每次任务的成本 .
- 任务计划和时间表: SpaceX 的 "星际飞船 "是 NASA 即将进行的 "阿耳特弥斯 "登月计划的关键。 阿耳忒弥斯 III现在预计不会早于 2026-2027 年,将使用星际飞船 HLS 在月球南极地区着陆两名宇航员。在这次载人飞行任务之前,SpaceX 必须成功执行一次 无人星舰登月试验 (目标时间为 2025 年),以展示该系统的安全性和能力。美国航天局还与一家 升级版星舰 HLS 为随后的阿耳特弥斯飞行任务(可能是 阿尔忒弥斯 IV 2028年),作为该机构可持续探索阶段的一部分。与此同时,SpaceX 正在通过轨道飞行快速测试星际飞船;2025 年,星际飞船将进行多达 5 次轨道飞行。 25 星舰试射 - 包括在轨加油试验和可能的无人登月演示--该公司正努力达到运行状态......。
- 商业机会与定价: 除了 NASA 的任务之外,SpaceX 还表示对商业月球飞行感兴趣。2018 年,日本企业家 前泽友作 预订了名为 亲爱的月亮星舰号 "的目的是让一群艺术家进行为期一周的环月旅行。这项任务最初计划于 2023 年完成,但由于星际飞船的开发时间表而无限期推迟,最终于 2023 年被取消。 2024 年取消 前泽公司在工期延误的情况下,将该项目推迟。这凸显了开创商业月球旅游的时间表风险。尽管如此,SpaceX 公司的长期愿景是使 "星际飞船 "的飞行频繁且成本低廉,从而为付费客户--从私人探险家到其他航天机构--购买月球运输服务创造机会。(作为参考,其他供应商之前的环月旅游计划的价格约为 $ 每个座位 1 亿至 1.5 亿美元 尽管 SpaceX 并未公布任何官方的星际飞船票价)。星际飞船 北极星计划由私人宇航员贾里德-艾萨克曼(Jared Isaacman)与 SpaceX 公司合作领导的 "太空之旅 "预计也将达到高潮。 首次载人星际飞船飞行 作为一项私人资助的飞行任务,这有可能为非政府宇航员最早于 2025-2026 年在 "星际飞船 "上飞行铺平道路。上述每一项发展都表明,一旦 "星际飞船 "投入运营,商业环月旅行甚至私人登月都可能在未来五年内成为可行的产品--最初面向高净值客户。
蓝色起源公司的蓝月着陆器:阿耳特弥斯伙伴关系与计划
在下面的概念图中,蓝色起源的 蓝月亮 2 号 月球着陆器在月球上的描绘。 蓝色起源由杰夫-贝索斯(Jeff Bezos)支持的蓝色起源公司(Blue Origin)正在领导一个由多家公司组成的 "国家队",根据美国国家航空航天局(NASA)的 "阿特米斯"(Artemis)计划开发这种载人登月器。2023 年 5 月,NASA 选择蓝色起源公司作为其 第二家载人着陆系统供应商 (与 SpaceX 公司(SpaceX)一起)获得了 14 亿美元的奖金,用于建造和演示用于以下目的的载人着陆器 阿尔忒弥斯 V .蓝色起源公司的着陆器--早期着陆器的进化版 蓝月亮 设计 - 能够运输 4 名宇航员 从月球轨道到月球表面再返回,支持到 2029 年在月球南极执行为期一周的任务。该飞行器的高度约为 52 英尺高 (比阿波罗登月舱高出许多),其设计可容纳在蓝色起源公司即将推出的 新格伦 重型运载火箭 .
- 国家队与技术: 蓝色起源公司已经召集了主要的航空航天合作伙伴,包括 洛克希德-马丁公司、波音公司、德雷珀公司、Astrobotic 公司、 和 蜜蜂机器人 - 在着陆器上工作。我们 蓝月亮 2 号 着陆器将使用蓝色起源公司的液氢/液氧 BE-7 发动机 进行精确的软着陆。与 SpaceX 的单次大规模星际飞船不同,蓝天公司的方法可能涉及多次发射:着陆器预计将于 2012 年 9 月发射。 在新格伦启动 然后 在月球轨道上加油 在下降之前。这种太空加油能力的目的是在飞行过程中提供多达 20 公吨 与 "阿波罗 "计划相比,"阿波罗 "计划的着陆器能将更多的有效载荷(乘员、设备和货物)送至月球表面,使更多的乘员和更长的停留时间成为可能。着陆器的设计特点是在月球表面附近有一个乘员舱(便于宇航员进入)和一个集成的上升/下降系统。通过利用专业合作伙伴团队(例如,洛克希德-马丁公司提供载人飞船经验,德雷珀公司提供制导系统),蓝色起源公司的着陆器强调更传统的多元素架构,与星际飞船公司的一体化方法形成鲜明对比。
- 任务时间表: 蓝色起源公司与美国国家航空航天局(NASA)签订的合同要求 无人驾驶示范着陆 在 2020 年代末,然后是 2029年阿耳特弥斯五号载人登月 .为了更快地积累经验,蓝色起源公司正计划用一个较小的变体进行一次先驱任务:"嫦娥四号"。 蓝月亮 1 号 货运着陆器。马克 1 号是一个更简单的无乘员着陆器,能够运送大约 1.5 吨的货物。 3 公吨 将货物运送到月球表面。蓝色起源公司的目标是尽早让这个马克1号着陆器着陆。 2025 Mark 1 是一次演示任务,目的是 "测试硬件 "并证明其着陆技术 .值得注意的是,Mark 1 只需要一次 "新格伦"(New Glenn)发射(没有轨道加油,因为它不携带返回乘员或生命支持)。如果成功,蓝色起源公司希望开始提供 货物运送服务 美国国家航空航天局(NASA)将使用马克 1 号着陆器登月,并有可能在几年后的第二次任务中携带客户有效载荷。所有这些都为美国国家航空航天局开发马克 2 号乘员着陆器提供了支持。作者 2028-2029蓝色起源公司预计,马克2号将准备好进行无人驾驶测试和关键的阿耳特弥斯五号载人飞行任务。这个时间表非常激进,但如果能如期完成,蓝色起源公司将成为 2030 年以后人类重复登月的商业供应商。
- 商业和竞争前景: 蓝色起源公司在 "蓝月亮 "号上的工作主要由美国国家航空航天局(NASA)为 "阿耳特弥斯 "号(Artemis)提供资金,最初的任务将搭载 NASA 的宇航员。从长远来看,"蓝色起源 "公司宣传 "蓝月亮 "号将为 "货物和乘员提供低成本、经常性的登月服务"。蓝月亮 "的目的是为以下用途提供着陆器 可持续月球作业 - 不仅支持美国国家航空航天局,还可能支持其他合作伙伴(国际宇航员、科研机构甚至游客)执行未来的任务。蓝色起源公司加入 Artemis 的目的很明确,那就是 增加竞争,降低成本 月球运输......"。有了两家供应商(SpaceX 和蓝色起源公司),NASA 就可以有一系列的任务,"月球经济 "也可以开始形成,多家公司竞相提供乘员和货物服务。蓝色起源公司尚未宣布任何票价或类似于 SpaceX 的 "亲爱的月球"(dearMoon)的私人月球之旅;杰夫-贝索斯本人也表示有兴趣亲自前往太空,但到目前为止,蓝色起源公司的载人飞行仅限于亚轨道飞行。也就是说,如果 "蓝月亮 "号和 "新格伦 "号投入运营,蓝色起源公司最终可以容纳 商业宇航员或付费客户 在非美国国家航空航天局的月球任务中。目前,重点是满足美国国家航空航天局的要求,包括 2029 年的阿耳特弥斯五号 这将是蓝色起源公司首次载人登月。
美国国家航空航天局阿特米斯计划和商业合作伙伴关系
美国国家航空航天局的 阿尔忒弥斯计划 是许多这些发展背后的推动力。阿耳特弥斯 "是一系列任务,旨在与商业公司和国际伙伴合作,让人类重返月球并在那里建立可持续的存在。与 20 世纪 60 年代的阿波罗时代不同,美国国家航空航天局(NASA)现在正在利用 公私伙伴关系 为实现其目标,NASA 与一些公司签订合同,由它们提供登月舱、宇航员培训甚至宇航服等关键部件。美国国家航空航天局宇航员从地球到月球轨道的主要交通工具仍由政府拥有:月球车。 太空发射系统(SLS) 火箭和 猎户座 乘员飞船。但一旦进入月球轨道,Artemis 的乘员将依靠商业开发的着陆器(如 SpaceX 的 Starship HLS 或 Blue Origin 的 Blue Moon)到达月球表面。
Artemis 任务时间表(未来五年):
- 阿尔忒弥斯 II(2025 年): 阿耳特弥斯二号计划作为首次载人阿耳特弥斯任务,将派遣四名宇航员乘坐猎户座飞船绕月飞行(不着陆)。截至 2024 年初,美国国家航空航天局的目标是 2025 年 9 月发射 阿耳特弥斯二号。这次为期 10 天的飞行任务将彻底测试猎户座在深空的生命支持和推进系统,然后再安排乘员着陆 .Artemis II 的乘员组(包括三名美国宇航局宇航员和一名加拿大宇航员)已经选定,目前正在进行培训 .
- 阿尔忒弥斯 III 号(2026 年 → 可能 2027 年): 这是一项旗舰任务,目的是 让宇航员登陆月球 这是自阿波罗计划以来的第一次。阿耳特弥斯III "将由猎户座搭载一名宇航员进入月球轨道,在那里,两名宇航员将转移到SpaceX公司的星际飞船HLS上,然后降落到月球表面。美国国家航空航天局的官方时间表现在列出了 2026 年 9 月 但这一日期取决于 SpaceX 能否实现关键的里程碑。美国国家航空航天局(NASA)承认人类着陆系统面临 "开发挑战",并给予提供商(SpaceX)额外的测试时间。目前的预期是,阿特米斯 III 将于 不早于 2027 年年中 登月。阿耳特弥斯三号的目标是在月球南极着陆,并实现将 "地球 "置于月球南极的承诺。 第一位女性和第一位有色人种 在月球上。乘员将在月球表面进行约一周的 EVA(太空行走)和科学探索 .
- 阿耳忒弥斯四号(2028 年): 这项任务将扩大月球轨道上的基础设施。阿特米斯四号计划 交付月球网关空间站的首批模块 进入绕月轨道。乘坐猎户座(在 SLS 上)发射的四名乘员可能会与 "网关 "对接。阿耳特弥斯IV号还可能包括一次月球着陆--NASA已经指示SpaceX在这次任务中展示升级版的星际飞船HLS,以实现 "可持续探索 "的目标。不过,首要目标是部署 "网关 "的栖息地舱(由国际合作伙伴建造),并建立支持未来任务的前哨站。阿耳特弥斯IV计划于 2028 .
- 阿耳忒弥斯五号(2029 年): 计划在 第二次载人登月 也是第一个使用蓝色起源公司着陆器的宇航员。2029 年,阿特米斯五号将通过猎户座搭载四名宇航员前往盖特威;然后 两名宇航员将乘坐蓝色起源公司的蓝月着陆器下降 在月球表面停留一周。阿特米斯五号将推进科学目标并测试蓝月亮系统,标志着定期登月的开始。有了阿特米斯五号,美国国家航空航天局将有两种不同的着陆器系统(星船和蓝月亮)可供选择,这反映了该局的战略是 促进竞争 和冗余 .
美国航天局对商业伙伴关系的依赖在这些计划中随处可见。该机构明确指出,Artemis 的成功 "有赖于我们的商业和国际伙伴关系"。例如 公理空间 签订了开发新一代 宇航服 阿特米斯三号 "宇航员在月球表面将穿的宇航服。美国国家航空航天局(NASA)并没有自行开发所有部件,而是与一些公司签订合同,在商业框架内建造关键部件,从火箭和航天器到着陆器和宇航服。这种方法旨在鼓励创新和提高成本效益:拥有 多个月球运输提供商 产生竞争压力,并随着时间的推移降低 NASA(和纳税人)的成本。它还有助于为 "月球经济"在这种情况下,为阿特米斯开发的技术和运载工具以后可用于非美国航天局的商业活动(如旅游或资源开采)。从本质上讲,NASA(通过阿尔特米斯任务)提供了锚定需求,以启动人类月球旅行的私营能力。
太空旅游和其他私营登月企业
除了阿尔忒弥斯计划,人们对以下方面的兴趣也日益浓厚 商业月球旅游和私人飞行任务.有几家公司提出了将付费用户送上 环月航行 - 环绕月球而不着陆的旅行。最具体的是 太空探险该公司已经为私人提供了乘坐俄罗斯联盟号飞船前往国际空间站的服务。太空探险公司一直在为以下旅行提供提前预订服务 联盟号环月飞行任务这将使两名私人乘客(和一名专业宇航员)绕月飞行。任务概况包括发射一个经过改装的联盟号太空舱(加装额外的推进器),并在最近距离时将其送至距离月球表面约 100 公里处。这次旅行将持续大约 8-9 天包括近距离飞越月球和观看 "地球日出",然后返回家园。
定价和状态: 太空探险公司月球之旅的报价约为 $ 每个座位 1.5 亿美元 .(相比之下,以往游客在国际空间站低地球轨道旅行的费用约为 $.2-35 百万美元)。值得注意的是,太空探险公司声称已经有一位客户以 $1.5 亿美元的价格签约,正在等待第二位买家,并称一旦第二位乘客得到确认,这次飞行任务可以在 "五年内 "发射......。这些说法是在 2010 年代初做出的,迄今为止,环月联盟号任务还没有飞行过。没有进一步的更新表明它被搁置了,这很可能是由于技术复杂性和更新的选择(如 SpaceX 的星际飞船)的出现。尽管如此 提议仍在讨论中 - 太空探险公司(Space Adventures)继续在其网站上宣传飞越月球的体验,并邀请人们对这一真正的独家探险进行咨询......。如果美国和俄罗斯之间的关系允许的话,可以想象在未来几年内,一个富有的个人或国家宇航员(来自一个没有自己登月计划的国家)可以包下这样一次任务。
SpaceX 和其他私人飞行任务: SpaceX 公司的 "星际飞船 "一旦投入运营,将因其强大的运载能力彻底改变月球旅游业。现已取消的 亲爱的月亮 据报道,前泽友作(Yusaku Maezawa)为自己和八位客人(艺术家)的整个星舰之旅出资。尽管 "亲爱的月球"(dearMoon)项目不会继续进行,但 SpaceX 可能会在未来提供类似的环月飞行。该公司最初于 2017 年宣布计划派遣两名游客乘坐猎鹰重型飞船/乘龙飞船(Falcon Heavy/Crew Dragon)进行自由返回式环月旅行(在 Starship 开发之前)。随着 "星际飞船 "的成熟,SpaceX 可能会重启商业绕月飞行,利用飞行器的大型舱室(容积 1000 立方米),让游客在相对舒适的环境中享受绕月飞行。月球车 北极星 III 前面提到的 "星际飞船 "任务,虽然主要是一项私人研究工作,但也可以作为一块垫脚石,由私人机组人员驾驶星际飞船,甚至可能达到月球距离。
我们应该注意到 登陆月球 由于巨大的成本和复杂性(生命支持、培训和地面 EVA 的安全等),私人执行这种任务的难度要大得多,目前还没有任何公司提供这种服务。阿耳特弥斯号 "的前几次着陆将是政府任务。真正的 "月球旅游"(以私人身份踏上月球)可能还需要五年以上的时间,但各公司显然都在为未来的市场定位。就近期而言 月球轨道旅游 是重点。
市场趋势: 新生的 太空旅游市场 全球太空旅游市场正在经历快速增长,这为这些登月项目提供了支持。2023 年,全球太空旅游市场预计为 $888 百万预计将以惊人的速度增长 44.8% 复合年增长率 从 2024 年到 2030 年。这种增长最初来自亚轨道旅行(如蓝色起源公司的新谢泼德号和维珍银河公司的飞行)和轨道停留(如私人的艾克森太空公司前往国际空间站的任务)。但随着技术的进步,高净值人士正在寻找更加独特的目的地--环月之旅被视为终极体验。可重复使用的火箭和改进的航天器设计是 降低成本和技术壁垒使这种 "天文旅行 "更加可行。例如,与一次性使用的航天器相比,SpaceX 公司的可重复使用星际飞船可以大大降低每个座位的成本。这一趋势,再加上富裕的冒险家们的持续兴趣,表明 商业月球旅行将变得越来越可行.
行业分析师预测,在未来几年里,太空旅游将变得更容易获得(尽管仍然昂贵),特别是随着公司验证其航天器并获得更多飞行经验。已经有了 2024-2025 年将有多个月球任务 (不同的国家和公司在月球(载人和非载人)上进行了大量的飞行活动,这使得公众对月球的兴趣居高不下。在阿耳特弥斯和私人倡议的推动下,在这个 "载人航天的黄金时代",月球不再是一个遥远的梦想,而是一个迫在眉睫的商业目的地。未来五年值得关注的主要发展包括 SpaceX 的星际飞船飞行测试(它们能否安全载人?到 2030 年,我们预计 小而活跃的月球运输市场美国国家航空和宇宙航行局(NASA)是众多客户中的一个,而公民个人也有可能加入前往我们的天体邻居的行列。
资料来源
- 美国国家航空航天局新闻发布和阿特米斯计划更新
- SpaceX 和 Blue Origin 的官方声明;授予 Artemis HLS 合同
- 太空行业关于飞行任务时间表和飞行器能力的报道(Space.com、路透社
- 太空旅游市场研究和公司资料(太空探险等) .
月球运输方案比较(2025-2030 年)
下表比较了未来五年预期的主要商业和政府乘员月球运输方案。所有成本均以美元为单位。政府任务的定价由计划资助(不是按座位销售),因此人均成本是根据计划支出估算的。预计可用日期反映了当前的时间表,但可能会有变化。
公司名称 | 车辆类型 | 任务类型 | 每人价格 | 任务总成本 | 预计可用性 |
---|---|---|---|---|---|
美国宇航局 | SLS 火箭 & 猎户座 航天器 | 月球轨道(飞越) | 不适用(政府资助;估计~根据约 $4.1B 的任务计算,约 $10 亿美元/宇航员) | 每次发射 ~$41 亿美元 | 2026 年 4 月(阿尔忒弥斯 II) |
美国国家航空航天局/太空探索技术公司 | SLS & 猎户座 + 星舰 HLS (登陆器) | 月球着陆(机组人员到达地面) | 不适用(政府;非商业销售) | ~$70 亿美元(SLS/Orion ~$41 亿美元 + 着陆器 ~$29 亿美元) | 2027 年中期(阿耳忒弥斯 III) |
美国国家航空航天局/蓝色起源 | SLS & 猎户座 + 蓝月亮 登陆舰 | 月球着陆(机组人员到达地面) | 不适用(政府;非商业销售) | ~$34 亿美元(美国国家航空航天局着陆器合同)(蓝色起源额外出资 ~$36 亿美元) | 2029 (Artemis V) |
太空探索技术公司 (亲爱的月亮) | 星际飞船 (机组配置) | 环月(飞越) | 未披露 (私人赞助商出资;估计每个座位约为 $1.5 亿美元) | 未披露(赞助商支付了大笔款项;帮助资助了 Starship 的开发) | 待定 (最初计划为 2023 年;由于 "星际飞船 "延期而推迟)。 |
太空探索技术公司 (按座位计算的私人飞行) | 星际飞船 (机组配置) | 环月(飞越) | ~$.5 亿 (每个座位的估计数) | 总计 ~$500-600 百万美元(如果 ~12 个席位被填补,每个席位 ~$50 百万美元) | 2020 年代末 (在此前的星际飞船载人飞行之后) |
太空探险 (与俄罗斯宇航局) | 联盟号 太空舱+助推器级 | 环月(飞越) | ~$1.5 亿 每人 | ~$3亿,两名乘客(外加一名专业宇航员) | 无固定日期 - 当有两个付费客户(一个已签约,等待第二个)时即可使用 |
资料来源 美国国家航空航天局(NASA)计划审计、官方合同公告以及太空旅游提供商披露的信息 .私人飞行任务的定价基于行业估算和类似飞行任务(如太空探险公司的环月飞行价格)。日期反映已公布的时间表,但可能随开发进度而调整。