NASA启动月球任务羽流-表面相互作用测试

编者注：本文最初发表于12月，于2026年8月26日更新，包含新阶段测试的最新信息，包括最近一次测试运行的视频和新图像。

为了帮助NASA和商业伙伴更好地理解月球着陆的科学，特别是着陆器发动机羽流吹走月球尘埃、土壤和岩石时可能发生的危险，位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心的一个团队，在一个巨大的60英尺球形真空舱内启动了一系列羽流-表面相互作用测试。

随着NASA致力于从2028年的Artemis IV开始将人类送回月球并开发月球基地，这些测试将为研究人员提供大量数据，用于改进预测模型和影响太空硬件的设计。

“这次羽流-表面相互作用地面测试是在真空舱中进行的最复杂的此类测试，”NASA兰利测试负责人Ashley Korzun说。“如果我身处航天器，着陆时要移动所有这些风化层，其中一些会击中我的着陆器。一些会飞向其他东西——有效载荷、科学实验，最终还有漫游车和其他资产。理解这些物理过程对于确保机组人员安全和任务成功至关重要。”

该活动涉及多个NASA中心、学术机构以及大小商业实体。

Korzun的团队将在真空球中测试两种类型的推进系统。在第一轮测试中，他们使用由位于密西西比州圣路易斯湾附近的NASA斯坦尼斯航天中心设计、普渡大学建造和运营的乙烷羽流模拟系统。乙烷系统产生最大约100磅的推力——想象一下提升或支撑一个100磅的人所需的力。它会加热但不会燃烧。

团队最近开始将该系统发射到一个约六英尺半直径、一英尺深的模拟月球风化层（称为Black Point-1）的容器中，该风化层具有与实际月球风化层相似的锯齿状、粘性特性。

多种不同的仪器，包括一种用于月球羽流表面研究的立体相机系统版本（该系统在2025年Firefly的Blue Ghost Mission-1着陆月球时对羽流-表面相互作用进行了成像），正在捕获测试的数据和图像，每次测试仅持续约六秒。这些仪器测量诸如陨石坑形成、喷射物片的角度和高度、固体喷射物的空间分布以及风化层颗粒被喷出容器时的速度等。

今年晚些时候，第二轮测试将涉及一个14英寸、3D打印的混合火箭发动机，由犹他州洛根的犹他州立大学开发，并在阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心进行测试。它产生约35磅的推力，点燃固体推进剂和一股气态氧气，产生一股热而强大的火箭排气，模拟真实的火箭发动机，但在此测试系列中规模较小。

研究人员将在不同高度测试这两种推进系统。

“这为我们提供了广泛的测试条件，”Korzun说，“以便能够讨论各种不同类型的航天器前往月球，并让我们了解它们在着陆或试图从表面起飞时会做什么。”

Korzun认为这次测试活动不仅仅是一次性的、月球特定的事情。整个操作采用模块化设计，也可以为NASA的火星任务做准备。月球风化层模拟物可以替换为更像沙子的火星模拟物。硬件和仪器的部件可以拆卸和更换，以代表未来的火星着陆器。真空球不是像月球那样降低到非常低的压力，而是可以调整到模拟火星大气压力的压力。

“火星一直在我们的路线图中，”Korzun说。

但就目前而言，月球迫在眉睫。

从左顺时针：来自阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心的PSI测试副首席研究员Wesley Chambers；测试负责人兼首席研究员Ashley Korzun；项目经理Dave Lehotay；以及来自SCALPSS仪器团队的Tylor Takahashi和Olivia Tyrrell，在控制室观看测试录像。

“这次测试活动是NASA有史以来进行的与飞行最相关、仪器最密集的羽流-表面相互作用测试系列之一，”NASA马歇尔人类着陆系统羽流和气动环境团队工程师Daniel Stubbs说。“这些在NASA兰利进行的测试数据对于开发和验证模型以预测月球甚至火星着陆的羽流-表面相互作用效应至关重要，确保人类着陆系统的任务成功和宇航员的安全。”

通过Artemis计划，NASA将派遣宇航员执行日益复杂的任务，探索月球以进行科学发现、经济利益，在月球表面建立持久的人类存在，并为首次载人火星任务奠定基础。

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