2023年5月19日，美国宇航局宣布选择蓝色起源公司作为其旗舰级载人探索项目“阿尔忒弥斯”的第二款载人登月舱的承包商。“蓝色起源”是由前世界首富杰夫·贝佐斯（JeffBezos）于2000年创办的私营航天企业。
根据美国宇航局的公告，这是一份34亿美元的固定额度合同，蓝色起源公司将牵头研发一种可完全重复使用的登月舱，按里程碑（Milestone）进行阶段性付款。这款登月舱将在“阿尔忒弥斯-5”任务中首次用于载人登月。根据计划时间表，该任务将于2028年实施，SLS（太空发射系统）火箭将猎户座飞船和4名航天员送入月球轨道。一旦“猎户座”与月球轨道平台门户对接，2名航天员将转移到“蓝色起源”的登月舱中，随后分离并前往月球南极地区进行为期约一周的科学和探索活动。“阿尔忒弥斯-5”将是载人登月常态化阶段的任务，也是短期月表驻留向月面基地阶段过渡的时期。但根据目前的进度情况，实际任务大概率会推迟到2029年左右，并不排除进一步推迟的可能。
“蓝色起源”新版登月舱渲染图
登月舱合同“恩仇记”
众所周知，太空探索技术公司的“星舰”才是目前美国宇航局首选的登月舱，该登月舱将用于美国宇航局的前两次载人登月任务，即阿尔忒弥斯-3和4任务。参照阿波罗计划时期仅有一款登月舱的风格，“蓝色起源”的第二张登月舱合同又是从何而来呢？
这还要从两年前的2021年4月说起，当时美国宇航局宣布太空探索技术公司被选为“阿尔忒弥斯”计划中载人登月舱的唯一承包商。太空探索技术公司的设计是基于其正在研发的完全可重复使用火箭“星舰”打造一款专用于月球登陆的改版“登月舱”。在此轮竞标中，“蓝色起源”联合“洛·马”、诺格创新航天公司、德雷珀（Draper）公司组成全明星“国家队”，组成登月舱“国家队”。这支队伍可谓名企云集，全明星阵容，本来是中标的不二之选；此外，还有达因公司牵头25家分包商组成的“小企业队”，然而最终方案最为激进的太空探索技术公司雀屏中选，一时间业界哗然。
“蓝色起源”第一版综合着陆器的渲染图
太空探索技术公司爆冷中标可谓“一石激起千层浪”，各方反应不一，除美国国会相关议员及部分组织表达遗憾之外，以“蓝色起源”为首的两家落标方则表示不服并直接申诉。4月26日，两家落标方公开向“美国政府问责局”（以下简称“问责局”）提交长达175页的申诉材料，声称美国宇航局在投标过程中对两家方案的各个方面进行不当评估，且没有留给其适应性修改报价和标书的机会。4月30日，美国宇航局迫于压力暂停合同执行，直到问责局作出最终裁决。
3个月后，问责局正式公布为期3个月的申诉调查结论——认为两家抗议无效，并公开申诉调查的部分细节，称未发现评标不当的证据，评标记录完备充分，而太空探索技术公司的登月舱方案虽然确实有在轨加注次数过多的技术风险，但评标过程合规合法。针对申诉方称仅选择太空探索技术公司作为唯一中标方不合理的问题，问责局回应称招标流程未限定中标企业数量，美国宇航局既可以选择多家中标，也有权选择唯一中标方。而事实上，美国宇航局之所以没有沿用近年来选择两家中标且互为备份方案，原因在于美国国会2021年初将32亿美元载人登月舱预算压缩至仅有8.5亿，美国宇航局无力同时资助两家企业开展研发，无奈只能“孤注一掷”选择太空探索技术公司。
这一番申诉未果之后，“蓝色起源”并未善罢甘休，一方面开始制作各种宣传图在社交媒体上公开抨击太空探索技术公司的登月舱设计不合理，称其在轨加注次数多，技术风险高。另一方面动用美国国会的关系向美国宇航局施压，促使其颁发第二份登月舱研发合同，为此贝索斯甚至公开称愿自掏腰包20亿美金贴补研发费用以换取合同；而新任局长纳尔逊刚一上任就公开称将资助第二家中标方，但这番“许愿”直到两年后方才成真，而此时的“星舰”已经进行首次并不成功的轨道试飞。对于一份价值数十亿美元的合同而言，以上操作倒也不难理解。然而令人迷惑的是当年8月，“蓝色起源”突然将作为“甲方”的美国宇航局告上联邦法院，并在诉讼中坚称招标存在缺陷且必须加以解决。
“阿波罗”登月着陆器实物与星座计划、星舰、蓝色起源登月舱比例对比图
随着两家对簿公堂，美国宇航局和“蓝色起源”间的关系可谓是“剑拔弩张”，在向法院的陈述中美国宇航局表示选择“蓝色起源”可能会使美国无法及时完成2025年重返月球的目标，甚至坦言其竞标方案“根本就没有可能中标”。但事实上，即使是进度最快的星舰登月舱方案，目前也难以完成2025年登月的艰巨任务。最终这场官司以撤诉并庭下和解收场，但不难看出美国宇航局拒绝“蓝色起源”并非只因其报价偏高，也有对技术方案不合理的担忧。时隔两年之后，“蓝色起源”的新方案自然不能原样推出，势必要做出一定的改进，才能入得美国宇航局的法眼。
原版设计有硬伤,缺点劣势一箩筐
第二轮竞标中，太空探索技术公司被美国宇航局施加排他性条款，不得参与此次竞标，加之“波音”前期涉嫌舞弊，实际竞标过程只有上一轮竞标中落榜的两支队伍参与。在上一轮竞标中，美国宇航局曾公布详细的评标报告，并从价格、技术、管理三个方面评估方案的优劣。此次竞标中，尚未公布类似的评标报告。但是从“蓝色起源”两版方案的新旧对比中，我们不难发现多处大刀阔斧的改进。
测试中的“新格伦”7 米直径整流罩，未来“蓝色起源”登月舱就将包罗在该整流罩中
上一轮竞标中，国家队登月舱命名为“综合着陆器”（IntegratedLanderVehicle，ILV），由转移级、下降级和上升级三部分组成，三部分可分别通过“新格伦”和“火神”运载火箭发射，并在环月轨道或月球轨道平台门户进行组装；也可以通过SLS整体发射，但由于成本过高周期太长，该方案已被废弃。下降级源于“蓝色起源”2019年5月公开的代号BE-7的氢氧发动机，该发动机推力40千牛，采用独特的“双膨胀燃烧循环”，推力可调节，适用于反推着陆。上升级的动力系统和乘员舱均由“洛·马”负责，设计上尽可能与猎户座飞船共用系统。转移级则由“诺格”负责，同样充分参考其天鹅座货运飞船的设计；德雷珀公司则负责航电系统的研发。总的来说，“综合着陆器”在首次竞标中有以下劣势：
首先是方案的报价高昂，近60亿美元的报价几乎是太空探索技术公司星舰方案的两倍。业界认为，该报价将全部成本和利润都摊入其中，属于传统的项目报价方式，投标方既不考虑自筹资金，也不考虑后期通过商业任务或扩展任务收回成本。
其次，登月舱采用部分复用而非完全复用的方案，三个部分中转移级最早抛掉，下降级则在着陆后留在月表，与阿波罗登月舱类似。最终只有上升级可以在门户停靠、加注并进行复用，复用率仅有30%多。此外，登月舱三个部分需要分别发射，并采用三套不同的推进系统，且还需要在轨组装，其中任意一次发射失败，都将使登月舱无法及时完成组装。
最后是分系统研发进度严重落后，关键分系统在轨验证时间点太晚，缺乏商业化和可扩展性。还有乘员舱高度过高，不便于航天员下至月表，虽然登月舱高度明显低于星舰，但是“星舰”配备有简易电梯，而初期竞标时“综合着陆器”仍采用阿波罗式的外挂登船梯，航天员需要身着厚重的航天服攀爬数米才能返回登月舱内。
2019 年 5 月，发布会上的“蓝月亮”登月舱，最下方就是 BE-7 发动机
自掏腰包 动力简化 完全复用 大胆求变
那么新版登月舱上，“蓝色起源”如何颠覆自我才重获美国宇航局的青睐呢？
首先就是改为可完全重复使用模式，整个登月舱全部采用液氢/液氧推进剂组合，登月舱全高16米，干重仅16吨，但装满推进剂后全重高达45吨。而且整个登月舱都可以塞进新格伦火箭直径7米的整流罩内，无需在轨组装，火箭可将未加注推进剂的整个登月舱直接送入月球轨道。
针对报价过高的问题，“蓝色起源”自掏腰包，合同金额降至上一版的56.7%。根据商业开发计划，承包商将具备所研发航天器的所有权，在完成美国宇航局的既定任务后，承包商可以利用所研发的航天器执行诸如商业太空游（登月游）等任务来盈利或回笼资金。事实上，太空探索技术公司按照该模式研发的载人龙飞船就是一个典型案例，除国际空间站的轮换任务外，载人龙飞船已经执行3次商业太空游任务。
登月舱的乘员舱下移到底部，大大降低航天员的攀爬高度，舱内可支持4名航天员在月表居留长达30天。而通讯所使用的高增益天线则挪至登月舱顶部，登月舱顶部的大贮箱用于储存密度最低的液氢。其侧面的面板则是散热器，据称也作为遮阳板，从而抑制推进剂蒸发。下面较小的贮箱则用于储存液氧，而对接口则设置在底部乘员舱的左右两侧。
针对推进系统复杂的问题，登月舱的动力系统被简化到仅使用BE-7发动机，同时“蓝色起源”宣称在发动机研发和试验方面取得一定进展，相对于上次投标时技术更加成熟可靠。同时，“德雷珀”（航电），“波音”（对接系统）等其他分包商也已开展其他分系统的研发工作。
“蓝色起源”第一版登月舱全尺寸模型，可见其乘员舱位置较高
此外，最关键的低温推进剂来源，将由“洛·马”研发一款称之为“地月转移船”（cislunartransporter）的飞船，该飞船将在近地轨道上在轨加注推进剂，然后前往月球将推进剂转移到“蓝色起源”的登月舱上。随后该飞船可以重返近地轨道继续补充推进剂，以准备下次任务。整个着陆器以及推进剂转移飞船都被设计成可完全重复使用，在这一点上向“星舰”靠拢。根据计划，“蓝色起源”计划在“阿尔忒弥斯-5”任务之前利用“Mark2”版本的登月舱执行一次无人登月演示任务。
从近地到月球
商业化登月舱能否继续成功？
近年来美国宇航局主张的一系列商业化航天研发项目硕果累累，项目的进度和经费都得到合理控制。首先是2008年被誉为商业航天采购开端的“商业货运服务项目”，催生货运龙和天鹅座两款货运飞船，以及“猎鹰9”和安塔瑞斯两款运载火箭。随后，美国宇航局又提出“商业载人航天项目”，该项目催生载人龙和星际线两款载人飞船。但因为种种原因，波音飞船至今仍未载人首飞，但由于“载人龙”正常执飞，反倒凸显双保险策略的明智。
之后，近地轨道的成功鼓励美国宇航局将该模式向深空推进，在随后的“月球轨道平台门户”（LOP-G）项目上，继续采用商业化模式采购其核心舱段。最终这种商业竞标，固定采购，里程碑付款，任由挪为他用的模式延续到登月舱竞标中。美国宇航局表示如果两款登月舱都能如期服役，该项目将获得巨大成功。因为美国宇航局预估星舰和“蓝色起源”登月舱的总开发成本可能高达200亿美元，然而美国宇航局仅支付大约三分之一的费用就获得这两款登月舱。
合同虽然已经收入囊中，但“蓝色起源”登月舱并非已经高枕无忧。众所周知，液氢推进剂必须保持在接近绝对零度的温度下，以防止其沸腾。还因为其分子量小，容易泄露而导致密封要求苛刻，此外还会导致氢脆等问题。称其为人类现阶段最难“伺候”的推进剂并不为过，在太空中更是如此，因为阳光直射导致热环境变化巨大。通常，采用液氢的火箭和上面级需要在一天或更短的时间内完成所有发射活动，而“蓝色起源”的登月舱则需要将液氢液氧长期在轨贮存。虽然该公司长期以来一直致力于使液氢成为“可储存”的推进剂，但这仍然是一项极富挑战性的技术，其难度比星舰的甲烷在轨贮存还要困难得多。
尽管如此，美国宇航局仍然公开认为两款登月舱充分利用美国航天工业界的技术储备来满足任务需求，提供了更多的稳健性。两款登月舱还可以互为备份，支持定期登月，并进一步刺激地月经济，并未为未来的火星任务做准备。（作者：田丰）
本文原载于《太空探索》杂志2023年第7期