فرودگرهای تجاری ماه سرانجام به موفقیت می‌رسند — پس از شروعی ناهموار

در فوریه ۲۰۲۴، فرودگر Nova-C شرکت Intuitive Machines — IM-1 با نام اودیسه — در نزدیکی قطب جنوب ماه فرود آمد و به اولین فضاپیمای آمریکایی تبدیل شد که از زمان آپولو ۱۷ در سال ۱۹۷۲ به‌صورت نرم بر ماه فرود می‌آید. در هنگام فرود واژگون شد و یک پای آن در لبه یک دهانه گیر افتاد و در طول مأموریت سطحی خود به پهلو خوابید. با این حال، به مدت شش روز داده ارسال کرد. با استانداردهای فرود تجاری ماه، این یک موفقیت آشکار بود.

یک ماه زودتر، مأموریت Peregrine Mission One شرکت Astrobotic ساعاتی پس از پرتاب دچار نشت فاجعه‌بار سوخت شد. این فضاپیما هرگز به ماه نرسید و سرانجام در هنگام بازگشت کنترل‌شده به جو در اقیانوس آرام سوخت. محموله آن — ۲۰ ابزار علمی و ۲۲۶ کپسول یادبود — نیز نابود شد.

هر دو نتیجه از طریق برنامه خدمات محموله تجاری ماه (CLPS) ناسا تأمین مالی شده بود، یک مدل قرارداد تجاری با قیمت ثابت که به‌عمد ریسک بالاتر مأموریت را در ازای هزینه کمتر و چرخه توسعه سریع‌تر می‌پذیرد. در این چارچوب، فرود جانبی IM-1 یک موفقیت و نشت سوخت Peregrine یک نقطه داده بود. در سال ۲۰۲۶، با چندین مأموریت دیگر انجام شده و مأموریت‌های بیشتری در حال آماده‌سازی، این برنامه تصویر روشن‌تری از آنچه دسترسی تجاری به ماه واقعاً به نظر می‌رسد ارائه می‌دهد.

آنچه CLPS تلاش می‌کند انجام دهد

CLPS اساساً یک مدل خرید متفاوت نسبت به قراردادهای سنتی هزینه‌به‌علاوه ناسا است. ناسا به جای مالکیت فضاپیما و پرداخت به پیمانکاران برای ساخت آن، صندلی می‌خرد: برای تحویل محموله‌های علمی به سطح ماه با قیمت ثابت در هر مأموریت قرارداد می‌بندد و طراحی، توسعه و عملیات فضاپیما را کاملاً به فروشنده واگذار می‌کند. این برنامه در سال ۲۰۱۸ مجوز گرفت و در ابتدا به نه شرکت سفارش کار اعطا کرد و بعداً به چهارده شرکت گسترش یافت.

منطق این است که قراردادهای قیمت ثابت انضباط هزینه را تحمیل می‌کنند — فروشندگان خود هزینه‌های اضافی را جذب می‌کنند و آن را به ناسا منتقل نمی‌کنند. چندین فروشنده در رقابت باید در طول زمان قیمت‌ها را کاهش دهند. و پذیرش نرخ شکست بالاتر در مأموریت‌های فردی، در مقایسه با مدل سنتی مأموریت‌های شاخص ریسک‌گریز ناسا، امکان پرواز مأموریت‌های بیشتر را فراهم می‌کند که داده و تجربه بیشتری در کل صنعت ایجاد می‌کند.

مبادله ریسک همیشه صریح بود. جیم برایدن‌ستاین، مدیر ناسا، در زمان راه‌اندازی برنامه گفت که انتظار می‌رود مأموریت‌های CLPS با نرخ بالاتری نسبت به مأموریت‌های خود ناسا شکست بخورند. محموله‌های علمی واقعی هستند — Peregrine یک آشکارساز یخ آب ناسا و یک طیف‌سنج نوترونی حمل می‌کرد — اما هر مأموریت CLPS به اندازه‌ای طراحی شده است که ضرری قابل جذب برای برنامه باشد.

کارنامه تا کنون

Peregrine Mission One (ژانویه ۲۰۲۴): نشت سوخت در مدار، از دست دادن مأموریت. شکست کامل با هر معیار متعارف، اگرچه Astrobotic پرتاب، جداسازی و برخی عملیات اولیه را قبل از نشت نشان داد.

IM-1 / Odysseus (فوریه ۲۰۲۴): فرود نرم انجام شد، وسیله نقلیه در هنگام فرود واژگون شد، عملیات سطحی به مدت شش روز انجام گرفت. توسط ناسا و Intuitive Machines به عنوان موفقیت طبقه‌بندی شد علیرغم مشکل جهت‌گیری.

SLIM سازمان فضایی ژاپن (ژانویه ۲۰۲۴، CLPS نیست اما مرتبط است): فرودگر هوشمند ژاپن برای تحقیق در ماه به فرود دقیق ۵۵ متری دست یافت — بسیار دقیق‌تر از هر مأموریت قبلی — اما همچنین در فرود واژگون شد و تنها زمانی که زاویه خورشید مناسب بود با انرژی خورشیدی کار کرد. SLIM فناوری فرود دقیق را تأیید کرد و در عین حال نشان داد که زمین ماه دقت در مترهای پایانی را واقعاً دشوار می‌کند.

IM-2 (۲۰۲۵): دومین مأموریت Intuitive Machines قطب جنوب ماه را با یک محموله مته برای جستجوی یخ آب هدف قرار داد. قطب جنوب از نظر علمی جالب‌ترین و از نظر عملیاتی دشوارترین زمین در ماه است — دهانه‌های دائماً سایه‌دار، زمین‌های بسیار ناهموار، چالش‌های ارتباطی. IM-2 به مدار رسید اما با توالی فرود خود مشکل داشت؛ عملیات سطحی محدود بود.

Blue Ghost شرکت Firefly Aerospace (اوایل ۲۰۲۶): ده محموله ناسا را به Mare Crisium در نیمکره شمالی ماه تحویل داد. Blue Ghost فرودی عمودی داشت و تقریباً دو هفته فعالیت کرد و تمام اهداف علمی اولیه را تکمیل کرد. از نظر عملیاتی، تمیزترین مأموریت CLPS تا به امروز.

آنچه صنعت فرودگر تجاری آموخته است

الگوی مأموریت‌های CLPS نشان می‌دهد که فرود تجاری ماه در کجا به شیوه‌هایی دشوار است که آزمایش زمینی پیش‌بینی نکرده بود. سیستم‌های سوخت تحت چرخه حرارتی فضای عمیق متفاوت از زمین رفتار می‌کنند. تعامل پاهای فرود با خاک سست ماه (regolith) شبیه‌سازی دقیق آن دشوار است؛ هم IM-1 و هم SLIM واژگون شدند زیرا زمین سخت‌تر یا نامنظم‌تر از پیش‌بینی مدل‌ها بود. فرود دقیق — رسیدن به فاصله چند متری از هدف — در دشت‌های عرض میانی قابل دستیابی است اما در قطب جنوب که شیب‌ها و سایه‌ها ناوبری زمینی را پیچیده می‌کنند، به‌شدت دشوارتر است.

آنچه صنعت همچنین نشان داده است این است که ارزش اصلی CLPS کار می‌کند: مأموریت Blue Ghost شرکت Firefly هزینه‌ای به‌مراتب کمتر از یک فرودگر معادل توسعه‌یافته توسط ناسا داشت، چندین ابزار علمی که داده بازگرداندند تحویل داد و به مدت دو هفته فعالیت کرد. کارایی محموله به هزینه در حال بهبود است زیرا فروشندگان تجربه عملیاتی کسب می‌کنند.

آنچه در راه است

Intuitive Machines مأموریت IM-3 را با یک نوع بزرگ‌تر Nova-C برنامه‌ریزی کرده است که قطب جنوب ماه را هدف می‌گیرد. Astrobotic در حال توسعه فرودگر بسیار بزرگ‌تر Griffin است که برای تحویل مریخ‌نورد VIPER ناسا — یک کاوشگر یخ به اندازه گاری گلف — به دهانه Nobile در قطب جنوب طراحی شده است. Griffin نشان‌دهنده بلندپروازانه‌ترین مأموریت برنامه تا به امروز است؛ VIPER بیش از ۴۰۰ کیلوگرم وزن دارد و نیازمند فرود دقیق بر زمینی است که با وضوح بالا مستقیماً تصویربرداری نشده است.

Blue Origin وارد فهرست فروشندگان CLPS شده است و فرودگر Blue Moon را در دست توسعه دارد که می‌تواند محموله‌های به‌مراتب بزرگ‌تری حمل کند. Draper Laboratory، Masten Space Systems و چند فروشنده کوچک‌تر فهرست را تکمیل می‌کنند، اگرچه انتظار نمی‌رود همه در کوتاه‌مدت مأموریت انجام دهند.

زمینه گسترده‌تر Artemis است، برنامه ناسا برای بازگرداندن انسان به ماه. مأموریت‌های علمی CLPS برای مشخص کردن مکان‌های فرود، آزمایش فناوری‌ها و ایجاد تجربه عملیاتی قبل از مأموریت‌های سرنشین‌دار در نظر گرفته شده است. اینکه آیا جدول زمانی Artemis — در حال حاضر هدف فرود سرنشین‌دار بر ماه در سال ۲۰۲۶ یا ۲۰۲۷ — حفظ می‌شود نامشخص است، اما CLPS داده‌هایی را تولید می‌کاند که Artemis بدون توجه به زمان پرواز انسان‌ها نیاز دارد.

صنعت فرودگرهای تجاری ماه دیگر نظری نیست. این یک بازار کارآمد با فروشندگان فعال، علم تحویل‌شده و دانش عملیاتی انباشته است. شکست‌های اولیه درس‌های پرهزینه‌ای بودند، اما مسیر از نشت سوخت Peregrine تا عملیات سطحی تمیز دو هفته‌ای Blue Ghost یک قوس قابل اندازه‌گیری از پیشرفت است.