英國航天不爭面子爭英鎊，2021年向月球發射「蜘蛛人」

2020-11-26 賽先生


昨日凌晨，在海南文昌嫦娥五號成功發射升空，如果進展順利，中國將成為第三個國家能從月球「挖土」的國家。事實上，英國也正在躍躍欲試，他們研發的登月機器人充滿了英國式的幽默，打破常規的登月機器人造型，沒有輪子只有腿，酷似蜘蛛。之所以這樣設計是希望它能鑽進月球的熔巖洞，為未來人類在月球熔巖洞之下建設永久基地做準備。為什麼要在月球的地下建人類的永久基地，主要是月球的地表晚上極冷，白天極熱，熔巖洞的溫度保持在零下20度左右，跟我國東北冬天氣溫差不多。

英國公司Spacebit開發的登月機器人，有一個日本名字——朝の蜘蛛（代表好運）


撰文 | 瞿立建

責編 | 葉水送


昨日，嫦娥五號升空，探夢星空，如果最終完滿成功，從月球上取得樣本，再返回地球，就將標誌著中國探月工程「繞、落、回」戰略完美收官。這也將是中國參與世界科技競爭的超強執行力的體現。


隨著蘇俄的衰落，中國隱隱地成為與美國並駕齊驅的航天大國。

但有一個科技強國，一直在航天領域存在感不強，也正在發力探月了。


這個國家就是英國。


英國探月活動與航天傳統大玩家美中歐相比，頗有自己的特色——民營公司主導。

現在，我們一起了解一下英國即將開展的探月活動——蜘蛛月球車和月球通信衛星。


英國的登月機器人——機器蜘蛛

2021年7月，英國將發射本國第一臺月球車，將成為繼美俄中之後，第四個完成此成就的國家。英國的月球車將是史上最輕的月球車，僅1.5公斤。重量還不是英國月球車最大的特點，最大的特點是沒有輪子，而是有四條腿，外形酷似蜘蛛。

英國月球車——朝蜘蛛（Asagumo）。圖源Spacebit官網。

英國這款月球車是2014年才成立的私營公司Spacebit開發的，被命名為Asagumo，這是一個日語詞彙（朝の蜘蛛），意思是早晨的蜘蛛。在日本文化裡，早晨遇到蜘蛛會有好運，就像我們中國人見到喜鵲。


月球表面其實不適合有腿的機器人，因為月球表面是一層巖石碎屑，深度2—20米，腿可能會陷進去。另外，巖屑可能會卡住腿上的鉸鏈。


為什麼要研製出一臺帶腿的月球車？

這款名為朝蜘蛛的月球車不是為了月球表面瞎轉悠，而是為了鑽洞，即月球的地下熔巖洞。

Spacebit 公司 CEO 與朝蜘蛛月球車在日本富士山熔巖洞裡做測試。圖源Spacenews。


月球曾經有一個火山活躍的時期，火山噴發的熔巖在流動過程中，頂層逐漸冷卻，成為堅硬的巖石，等下面的熔巖流幹或凝固，便形成了熔巖洞。熔巖洞地面沒有巖屑，而滿是大大小小的巖石，崎嶇不平，很適合長腿的月球車攀上爬下。


英國為什麼要「朝蜘蛛」號月球車鑽熔巖洞？

圖為地球上的熔巖洞，月亮上也有類似的熔巖洞，適合做未來的月球基地。圖源：夏威夷沙奇旅行社。


科學家可以通過蜘蛛號月球車發回的照片增進我們對月球熔巖洞的理解。


更重要的是，英國人有更遠大的目標——建立人居月球基地。月球基地最適合建在熔巖洞裡。


月球表面不容易建房子嗎？為什麼住洞裡？

人處於月球表面上將面臨各種極端危險的事物：宇宙射線、太陽輻射、隕石等。月球上本身自然環境就極其惡劣，尤其是溫度，白天近120℃，晚上零下180℃，晝夜溫差近300℃。在這裡，我們要對地球的大氣層和地磁場致以深深的謝意。

而熔巖洞裡是一個較為正常的生活環境。各種輻射和隕石被遮擋，溫度保持在-20℃，與東北的冬天差不多。

住在熔巖洞裡是不是太擁擠了？畢竟人要穿著太空衣，還有各種儀器設備。


月球地下40米直徑300米以上的熔巖洞不少見。2017年發現的一個超大熔巖洞能把貴陽市區裝進去。火星上也有與月球上熔巖洞類似大小的熔巖洞。


英國深耕另一領域——深空通信

英國人還洞察到了探月行業一個市場痛點：深空通信。


過去，探月航天都要攜帶高功率的無線電發射機，以向地球發射信號。

英國打算發射繞著月球轉的通信衛星，稱為月球探路者（Lunar Pathfinder），以後探月，不管是向月球發射著陸器、月球車還是軌道器（即月球人造衛星），可以向月球探路者發送信號，月球探路者再將信號發送給地球。探月航天不必再攜帶笨重昂貴的發射機了。


月球探路者（Lunar Pathfinder）衛星。圖源goonhilly網站。


月球探路者衛星將由英國的薩裡衛星科技公司（Surrey Satellite Technology Limited）研製，並已經有了第一個客戶——歐洲航天局（英文：European Space Agency，也稱歐洲空間局）。


月球探路者計劃於2023年發射升空。成功之後，下一步計劃是發射更多月球衛星，組建一個月球版GPS。

月球探路者下一個大客戶有望是美國NASA。美國計劃2024年送太空人重返月球，時間緊，任務重。美國將登陸器外包給工業界，英國正緊鑼密鼓地行動，力爭拿下地月通信服務大單。


雖然才兩個客戶，但英國人對月球探路者的商業前景充滿樂觀。越來越多的私營公司將湧入探月航天行業，直接購買通信服務是他們非常划算的選擇。


英國把航天當生意做

英國這兩個探月項目都由私營公司捉刀，這樣做省錢。


經濟算計是英國航天的傳統。


英國航天力量貌似不顯眼，其實它們起步很早，二戰期間便研究繳獲自納粹的火箭。不過，英國一直不捨得在火箭上面花錢，1960年代英國還是開發了黑箭運載火箭。這款火箭在1971年進行了第一次成功發射，也是最後一次發射。英國成為位於中國之後世界上第六個能自主發射運載火箭的國家。隨後，英國將黑箭火箭送入了博物館，放棄了火箭事業，成為第一個自主掌握火箭發射技術但棄之不用的國家。原因就是太費錢，並無利可圖。


倫敦科學博物館展覽的黑箭運載火箭。圖源visiblelandscape.com。


英國不搞火箭了，國家在航天上的投入也不起眼，但是英國的航天產業依然強勁，2015年的產值近140億英鎊。英國是小衛星第一大國，生產了全球44%的小衛星。

真是妥妥地悶聲發大財！


近年來，商業航天成為一個新興的蓬勃發展的行業，英國又入場了。


英國航天局（UK Space Agency）的Logo。圖源：英國航天局官網。


2010年，英國組建英國航天局（UK Space Agency），協調全英航天事業。如何協調？

從英國航天局出臺大部頭規劃和戰略文件，如《航天創新與增長戰略2010-2030，2014-2030》（Space IGS）、國家航天政策，可看出協調的目標是增加產值、創造就業、改善私營企業的營商環境，提高英國在世界航天市場上的佔有率等。


英國的航天任務不爭面子，爭英鎊。


回歸到國內，中國是當之無愧的航天大國和強國，但民營航天相對還非常弱小。隨著商業航天的市場前景越來越明朗，私營航天巨頭開始展露崢嶸（如Space X、維珍銀河、藍色原點等），中國也應著力為民營航天業創造更好的市場條件。

中國首枚民營軌道級運載火箭長安歐尚號首射入軌。


中國民營航天也已嶄露頭角。2015年，一批知名民營航天企業成立。2016年，第一顆民營航天公司研製的衛星成功升空。2019年，民營公司火箭第一次成功將載荷發射入軌。


中國政府層面戰略的超強執行力，輔之以市場的高效率，航天事業必有另一番天地。


參考文獻：

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2. https://www.livescience.com/60733-moon-lava-tube-could-shelter-astronauts.html

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4. https://www.goonhilly.org/lunar

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7. https://www.cnbc.com/2018/08/04/us-space-companies-are-bringing-rocket-launches-to-the-uk.html

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11. https://www.gov.uk/government/publications/space-growth-action-plan

12. https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/484865/NSP_-_Final.pdf

13. http://scitech.people.com.cn/n1/2019/0805/c1007-31275095.html

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