冰轮部署任务-01

BL-01广寒计划 · 冰轮 ISRU 首航
冰轮一号月面着陆
冰轮一号着陆于月球东方海
任务概况
任务编号BL-01
所属计划广寒计划
任务目标首艘冰轮着陆东方海,启动 ISRU 燃料生产
任务状态✅ 成功
发射与着陆
发射日期2024-04-15
运载火箭CZ-16 长征十六号
载荷冰轮一号(ISRU 型)
着陆日期2024-04-19
着陆点月球东方海
任务导航
任务导航BL-02

冰轮部署任务-01BL-01)是广寒计划的首次发射,也是整个计划中最重要的基石任务。2024 年 4 月 15 日,CZ-16 长征十六号运载火箭将首艘冰轮着陆器(ISRU 构型)送上月球东方海——在任何人造结构或宇航员抵达之前,先把一座全自动氢氧燃料工厂部署到位。冰轮一号搭载的 12 吨 ISRU 模块在着陆后 9 小时内启动,以日产 3 吨的速率持续生产液氢液氧,为后续所有月面任务提供燃料基础。

这一任务的逻辑前提简单而深远:如果每一次登月任务都需要从地球携带全部推进剂,月面基地的运营成本将不可持续。月面 ISRU 的成功与否,决定了广寒计划是可持续的物流循环体系,还是一次性的"插旗式"登月。BL-01 用一座 12 吨重的 ISRU 模块回答了这个问题——在 GHC-02 乘组抵达之前,冰轮一号已累计生产超过 80 吨氢氧燃料。

任务背景

广寒计划的核心前提是月面 ISRU——在月球当地生产氢氧燃料,反哺地月运输系统。如果每一次登月任务都需要从地球携带全部推进剂,月面基地的运营成本将不可持续。BL-01 是整个广寒计划的基石任务:在任何人造结构或宇航员抵达之前,先把一座全自动燃料工厂送到月面。

冰轮一号选装的 ISRU 载荷重 12 吨,包含三个核心子系统:氢氧燃料生产模块(从月壤水冰中电解提取氢和氧)、自动化采矿机构(采集原料),以及配套的散热系统。在月昼期间,冰轮一号以 3 吨/天的速率持续生产氢氧燃料;月夜降临时,电池维持最低温控,系统休眠等待日出。

着陆点东方海位于月球风暴洋最西缘的泰勒环形山附近,是月球上最重要的大型撞击盆地构造之一。选址此处基于前期遥感数据的评估——该区域极地水冰沉积较为丰富,且地势平坦适合着陆和后续建设。

BL-01 的成功意味着广寒计划拥有了第一个月面燃料来源。后续每一艘抵达月面的飞船——冰轮二号、广寒核心舱、吴刚着陆器——都将依赖于这座无人燃料工厂的持续产出。

任务详情

发射与月面着陆(4 月 15 日至 19 日)

2024 年 4 月 15 日,CZ-16 长征十六号运载火箭搭载冰轮一号(ISRU 构型)从文昌发射场发射升空。这是广寒计划的首次发射,一级在完成任务后于海上驳船成功回收。经过约 4 天的地月转移飞行,冰轮一号于 4 月 19 日执行近月制动,进入 100×100 km 绕月轨道(LLO)。同日 22 时 58 分,冰轮一号在 Hecate 液氧液氢发动机的动力下降下成功着陆于月球东方海——在任何人造结构或宇航员抵达之前,广寒计划的第一件硬件已就位。

ISRU 部署与燃料生产启动(4 月 20 日)

着陆后次日凌晨 01 时 01 分,冰轮一号展开折叠式太阳能电池板,稳定输出功率 25 kW。太阳能电池板部署完成后,冰轮一号航电系统进入全功能运行模式。上午 08 时 25 分,自动化采矿机构从着陆器两侧展开——两台六轮独立驱动采矿车沿导轨滑出,钻探臂和月壤输送带就位。ISRU 模块的固态氧化物电解堆开始预热,进料系统启动首批月壤样本的处理。在着陆后不到 10 小时,广寒计划的月面燃料生产正式启动。

ISRU 技术系统

冰轮一号搭载的 ISRU 模块(质量 12 吨)是广寒计划中技术密度最高的单体载荷,设计目标为在无人工干预条件下连续运行至少 6 个月。系统由三个核心子系统组成:

ISRU 系统的日产速率 3 吨/天是基于东方海区域月壤水冰含量(经遥感估算约 5.6±1.2 wt%)和采矿车采集速率(~120 kg/h)的设计值。在实际运行中,由于局部水冰含量高于预期,冰轮一号在部分月昼期间的峰值产量达到了 3.4 吨/天。

首个月夜与日出恢复(5 月 1 日至 17 日)

5 月 1 日 16 时 49 分,东方海进入日落,月面温度急剧下降。冰轮一号的 ISRU 系统按程序进入休眠状态——采矿车停机归位、电解模块降温、管路排空,电池组维持航电计算机和温控系统的最低功耗运行。这是冰轮着陆器设计的首次月夜生存测试。

5 月 17 日 23 时 01 分,日出后太阳能电池板重新发电,冰轮一号自动唤醒——采矿车重新展开,ISRU 模块恢复预热和进料,燃料生产无缝恢复。冰轮一号成功通过了首个完整月夜周期的考验,验证了 ISRU 系统的长期无人运行可行性。

任务成果

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