私营公司登陆月球，还将部署月球数据网络

来源：创业邦

美国在52年后重返月球，靠私企“瘸腿”着陆，成本优势明显。

作者丨临风

编辑丨海腰

图源丨Midjourney

2024年2月，Intuitive Machines（直觉机器）制造的Nova-C着陆器，搭载SpaceX的猎鹰9号，降落在近月球南极地区（南纬80.13度，东经1.44度），成功登陆月面。

这是人类历史上第一个由私营公司完成的登月任务，创造了商业航天的又一个里程碑。

在半个世纪后首次重返月球的NASA，仅仅为此次登月支付了1.18亿美元。

图源：lroc，箭头位置为Nova-C着陆器

Intuitive Machines成立于2013年，已于2023年上市，主要业务有登月服务、轨道服务、月球数据、太空产品及基础设施等。

5月，该公司确定在今年年底执行第二次任务前对Nova-C进行升级改动，Intuitive Machines今年还将计划进行2次月球着陆器任务。

此次登月是NASA的Artemis登月计划首次“软着陆”，NASA计划在Artemis3号实现载人着陆，与欧洲、日本、阿联酋和加拿大联合建造月球门户（Lunar Gateway）空间站，并由Artemis4号宇航员前往月球空间站激活计算机系统。

这个着陆器是六边形柱体，高4米，宽1.67米，满载推进剂情况下重约1900千克，携带了约130千克有效载荷。因落地时侧翻，原定7-10天的规划缩短。

3月23日，Intuitive Machines宣布，Odysseus已永久休眠。

7月10日，NASA宣布Intuitive Machines等3家公司参与Artemis登月任务的载人月球车（LTV）可行性研究。

图源：NASA，Intuitive Machines着陆器

商业航天打开月球之门

私营公司首次成功将着陆器送上月球，载入史册。作为首个打开月球之门商业航天公司，Intuitive Machines霎时成为焦点。据财报，Intuitive Machines在1月初股价飙升，涨幅超过3倍。

通过CLPS（商业月球载荷服务）计划，IM-1携带了6个NASA载荷，包括多普勒激光雷达、研究着陆器的摄像机、油量表等技术设备。另外还有6个非NASA载荷，包括Columbia的夹克材料、艺术家Jeff Koons的“月相”作品、月球观测协会的天文摄像机等。

图源：YouTube，IM-1的商业有效载荷

2024年第一季度Intuitive Machines收入7310万美元，收入创新高，相当于其2021年总收入，毛利达1220万美元。这主要得益于NASA OMES III工程服务合同和客户对IM-1任务的商业支付。

登月是一项精密度极高的工程，载人登月是当前人类工业的最高成就，探月的科学战略意义不胜枚举。

近年来，私营太空公司正在提出成本更低的登月方案。但至少在IM-1前，已有3次商业公司探索登月失败。

据Space News，2019年4月，以色列航空工业公司建造的Beresheet降落到月球表面时坠毁；去年4月，日本ispace着陆器HAKUTO-R M1在最后一次接近月球时坠毁。

今年年初，Astrobotic公司的“游隼号”月球着陆器发射，这也是美国私营企业首次挑战登月任务。但“游隼号”推进系统故障导致关键性燃料泄漏，难以完成软着陆登月任务，任务失败让52年来首次尝试登月的美国信心受挫。

着陆机动，是真正困难的一步。阿波罗飞船在着陆前最后3分钟进入10秒的“死亡区间”后，也遇到避障巨石挑战。登月行程漫长而苛刻，探测器所需的精确度高。不久前，我国嫦娥6号入绕月轨道24天后才成功登陆月球背面。简单来说，需完成地月转移轨道飞行、环月圆轨道飞行、椭圆轨道飞行，逐步消除轨道面数据残差再进行月面着陆。仅仅是完成着陆的一小步就让人捏一把汗。

图源：Intuitive Machines，着陆器下降前拍摄的月球

在预选着陆区面积狭小、地形复杂的情况下软着陆，要在组合体（轨道器、着陆器等）分离、推力点火、减速下降、悬停飞行、接触月面的过程中达到最高精度的计算，是真正的“差之毫厘，谬以千里”。

据介绍，Intuitive Machines采用了与Apollo号非常相似的着陆方法。

Intuitive Machines的首席技术官Tim Crain解释，他们基本依靠惯性测量单元（IMU）、光学导航数据流算法来着陆，在实际落地时，着陆器下降的速度快，“我们撞击更很猛烈，一路上都有点打滑，最后那次撞击至少导致一条支架断裂。”

这个严重的技术故障意味着着陆器会错估自己的位置、姿态，先前Apollo号是宇航员紧急介入后飞船才具有避障能力，那无人的Odysseus怎么办？

此时，着陆器上的有效载荷紧急“有效”了一次。飞行工程师安装软件补丁将Odysseus与船上的多普勒激光雷达连接起来，发射和接受激光脉冲来判断飞行器的速度和距离。可以说，这个商业有效载荷把“命悬一线”的Odysseus给吊了回来。

图源：Intuitive Machines，Nova-C着陆器于进入月球轨道执行IM-1任务的照片

Intuitive Machines在宣布成功着陆时，股票大涨40%，“瘸腿”的消息又让其大跌30%，跟坐过山车一样刺激。

尽管他们的Odysseus艰难的着陆导致航天器几乎侧翻，六足中一只被卡住，倾斜地靠在一块岩石上，但它实现了“月球表面安全软着陆”、“向客户返回科学、商业数据”两大目标。Intuitive Machines的首席执行官Steve Altemus表示，“实现两个目标，这对我们来说是一次绝对的成功。”

他们在公开发文中表示，IM的着陆地点比世界上任何航天器软着陆的位置都靠南，在距离预定Malapert A着陆区不到1英里的地方软着陆。它的着陆点也是NASA瞄准做载人飞行任务的地区。

Malapert A陨石坑初步具备南极科考条件，IM-1降落点在距离月球南极（南纬86°以上）约300公里的地方。月球南极已被证实存在水，极地的水冰资源开发的可能性极具意义。

Intuitive Machines指出，他们的IM-2任务很有野心，计划在月球上钻探水冰，并实现第一次在月球上部署数据中继卫星的计划。

图源：网络，IM-1至IM-3

根据IM-1任务性能的评估，Steve Altemus称，他们将对着陆器的通信和轨道确定做“技术调整”，并将于2024年第四季度进行第二次着陆器任务IM-2的发射，包含IM-3在内，都是以NASA为主要客户，按照CLPS计划进行。而为填补第三次发射后的任务空白，Intuitive Machines计划将进行一次完全商业化的任务发射。

NASA订单给了长期收入保障

在2021年的财报的风险说明中，Intuitive Machines表示：“我们是一家空白支票公司，没有经营历史，也没有收入，您无依据评估我们实现业务目标的能力”。

图源：Intuitive Machines

2024年第一季度的Intuitive Machines收入可观，虽仍面临540万美元净亏损，但手握5520万美元现金。

而且Intuitive Machines手中的政府合同是保障了其长期的商业收入。它是NASA月球有效载荷商业服务计划（总额26亿美元）的主要参与者，拿到的CLPS计划金额合计2.33亿美元，并正在等待另一项CP-22计划。

前几月它获得NASA的MSR（火星取样返回任务，110亿美元）技术支持合同，近来又有LTV月球车项目（总值46亿美元）研究合同。

他们合同中的产品和服务由四个业务部门提供：月球访问服务、轨道服务、月球数据服务及空间产品和基础设施，他们旨在支持机器人和人类对月球、火星及更远的地方进行探索。

月球访问服务，是像用Nova-C一样的月球着陆器，搭载着政府、商业客户的有效载荷进入月球，与其关系紧密的是“月球数据服务”，即通过6个地面站和拟建的月球轨道卫星星座提供月球通信、导航和成像服务。当前，他们已在部署月球数据网络（LDN）和Nova Control月球运营中心。

截至2023年底，他们的月球访问服务业务合同价值包括近3亿美元的CLPS和Tipping Point合同，2510万美元的商业有效载荷以及IM-1到IM-3的共享拼车，甚至还有160万美元的商业赞助和广告。

另外，他们的月球轨道服务提供拼车、空间领域感知、燃料补给、轨道碎片清除、空间站服务、卫星重新定位等项目，是商业航天的下一个百亿赛道。基础设施服务则是为以上任务开发推进系统、导航系统、工程服务、月球表面移动等。

其中，Intuitive Machines在2023年将资金投入地月轨道服务，他们在财报中表示月球服务和地球轨道服务两个业务部门处于主要的潜在市场，未来10年可触及的市场约为1200亿美元。其背后是NASA授予的价值7.2亿美元的OMESIII合同，他们将主要负责NASA Landsat服务任务。

NASA近日宣布取消已花费4.5亿美元开发的挥发物极地探索车（VIPER）任务，原因是额外测试和成本的增加。而月球水冰实地搜索很可能由日本和印度的月球极地探索（LUPEX）项目进行。

虽然这未直接涉及Intuitive Machines的月球车项目，但不难看出，他们的业务在很大程度上依赖于与NASA、客户签订的合同，若未能履约完成合同义务，将对财务状况和经营业绩产生不利影响。

图源：NASA，被终结的VIPER任务

公司的三位创始人中有两位是NASA资深员工，NASA的Gateway计划首席工程师Steve Labbe是其VP，核心成员中还有来自NASA、美国空军、KBR、波音的多年从业者，保障了其技术能力和运营实力。

联合创始人兼CEO Steve Altmus，毕业于Embry Riddle航空大学，拥有中佛罗里达大学工程管理硕士学位，是NASA约翰逊航天中心（JSC）副主任，该中心曾负责监督NASA的载人航天项目。他在NASA工作了20余年，曾在哥伦比亚号航天飞机失事后任重建主任。

图源：Intuitive Machines，Steve Altmus

他在IM-1任务前描述了公司愿景：“我们预计这将在短短几年内为公司创造令人难以置信的强大竞争地位，并成为美国太空探索的基础，成为一项国家资产。”

另一位联合创始人是Tim Crain，同样曾就职于NASA约翰逊航天中心。他是德克萨斯大学奥斯汀分校航空工程博士，NASA的Morpheus计划飞行动力学负责人。此前，他们在计划中尝试建造了月球着陆器的地面版本，采用了低成本的项目开发模式，这个计划的成果也是Tim与同事联合创立Intuitive Machines的主要动机。

图源：Intuitive Machines，Tim Crain

还有一位“太空企业家”Kam Ghaffarian，活跃在新能源和航天工业领域，曾在洛克希德·马丁、福特、Loral公司任职，是IBX、Intuitive Machines、X-energy、Axiom Space、SGT等知名公司的联合创始人。他所创商业公司都或多或少推动太空经济的创新发展，其中SGT是NASA第二大工程服务承包商，提供国际空间站运营和宇航员培训服务，年收入过5亿美元；Axiom Space则与SpaceX合作完成过私人宇航员发射任务，将其送往国际空间站。

图源：Intuitive Machines，Kam Ghaffarian

Kam认为，SpaceX等公司已经带了个好头，“我们的目标就是为太空创造一个繁荣的商业生态系统，太空行业还有长期的、巨大的增长机会。”

让Kam如此笃定的前提条件是，NASA等官方机构与商业航天公司合作的稳定性和互利性。

“就技术成就来说，这个任务（IM-1）达到的水平不值得这么大的关注。这项任务折射的，美国的航空行业产业链发展情况，特别是对初创企业的支持，更值得关注”，浙江大学微小卫星研究中心主任金仲和表示。

据数据，自20世纪70年代阿波罗计划期间达到美国联邦总支出4%后，拨款随任务完成数量大幅下降，在可统计范围内，到2020年已跌至总预算的0.48%，近十年都稳定在0.5%左右。

图源：Researchgate，橙色折线为1959至2021年NASA预算变化，蓝色柱状图是美国成功发射的深空任务数量

在预算有限的情况下，NASA与私营企业的航天器合作可以追溯到21世纪初。在2014年，NASA启动了Tipping Point计划，“孵化”中小型企业。

让更多商业公司参与太空计划中，一方面，商业航天公司可以借此研发、实验、打广告甚至接待游客，另一方面，NASA从私营公司买服务，提供开发资源，得到想利用的技术。“以卫星为例，商业航天的介入让卫星真正腾飞。他们把卫星送上天，成本下降很多，用途却增加不少。”NASA前首席财务官Jeff DeWit认为，NASA正复制这样的模式，逐年增多。

尽管今年7月底，波音的星际客机的宇航员回家难题令NASA头疼，但是在载人运输方面，SpaceX的龙飞船和波音的星际客机相比，直接省下NASA研发经费200-300亿美元。

美国登月也是一样，2018年9月NASA发起的CLPS计划就资助了一系列私营企业研发的月球着陆器，有Intuitive Machines、蓝色起源等14家公司参与。尽管此前有“游隼号”的失利，但还有数家公司前赴后继准备发射。从合同价格来看，CLPS计划的成本优势明显。

Intuitive Machines的2023年财报显示，月球数据中继卫星的部署将进一步增强月球数据网络(LDN)，以提供连续的月球覆盖。