本文来自微信公众号：果壳（ID：Guokr42），作者：光诸，编辑：朱步冲，头图来自：视觉中国
近日，定期要搞大新闻的埃隆·马斯克团队宣布，SpaceX团队正在研制“月球电梯”。猛一听，大家第一反应是，莫非这位科技狂人想让我们坐电梯上月球？但仔细一看，原来是SpaceX公司正在研制为宇航员从登月舱下到月球表面的电梯。听起来让人有点“不过如此“的感觉，但事实果真如此吗？
重返月球，时间紧迫
众所周知，再宏伟的目标，最终也是要拆分成一个个具体细致的技术解决方案事实才能完成的，太空探索尤其如此。这个“月球电梯”是马斯克和SpaceX团队为竞争NASA的月神（Artemis）计划中的“登月舱”而设计的，其重要性和复杂度远比字面名称要“高大上”得多。
月神计划想象图，描绘了登陆后在月球表面展开勘测工作的宇航员 | nasa.gov
月神计划，是NASA正在进行中的一项国际合作空间探索计划。该计划以希腊神话中月亮女神阿尔忒弥斯命名，目标是重返月球并建立长期科研点，为最终登陆火星做准备。根据计划，首次发射将把一男一女两名航天员送至月球，这也将是女性第一次登陆外星球。原定登月时间，被敲定在2024年，不过由于NASA预算案的“卡脖子”和月球轨道服务仓研发的滞后，很可能向后延期。
登月舱，是计划的关键环节之一。NASA对登月舱的要求是：使用21世纪的技术探索更广阔的月面。之后持续进行的实验任务，同时要求配备能多次使用的月球轨道服务舱（gateway），其性能应包括为同样能多次使用的登月舱补充燃料等等。
3家竞标公司NASA登月舱项目的设计图，从左到右分别为动力系统公司，蓝色起源与SpaceX | teslarati.com
2020年4月30日，NASA在它的官网上宣布，已经选定了三个团队参与竞标。这三个团队是亚马逊掌门人贝索斯的蓝色起源（Blue Origin）、动力系统公司（Dynetics），以及马斯克的SpaceX。根据 NASA官网消息，该项目的开标时间初定为4月。
迫不得已造电梯
在三个竞标企业中，马斯克SpaceX的星舰，由于整体技术构思非常新锐，所以风险性是三个方案中最大的。毕竟，别家的方案都是登月舱，借助目前现有的商业火箭或者NASA的SLS重型火箭即可送往月球，而SpaceX的星舰实在太大，只能靠他们自己还没研制出来的超级重型火箭发射升空，然后直接飞到月球上着陆。别的不说，SpaceX“星舰”的出舱口就明显离地面（月面）高得多，如果还是采取传统的可收放梯子，宇航员要上下8~10米长的梯子，不但太费劲，而且颇为危险。
星舰着陆月球想象图， 出舱口距离地面的高度确实需要一部电梯 | teslarati.com
退一万步说，即使宇航员任劳任怨，一趟趟地爬上爬下，那么登月时需要携带沉重的设备要怎么办？有人说直接往下扔！例如1997年携带旅居者号火星车登陆火星的探路者号着陆器，就是装在气袋里直接扔到火星表面的。但是，扔下去之后，要是想再拿上来怎么办？按照马斯克的计划，星舰在未来，将承担更复杂的外星球勘测，甚至基地建设任务，还是需要一个既能载人、又能载货的电梯。
动力系统公司（Dynetics）近日公布的登月舱全尺寸模型 | dynetics.com
从去年上半年开始，参与竞标的三个团队，都已经陆续放出了登月舱的着陆设备草图。从公布的图像看，只有SpaceX公司做出了“月球电梯”的模型。而其他两家，则由于登月舱底部距离地面很近，只采用了传统的可收放式梯子。
所以，如果SpaceX真的在“星船”登月舱上装了电梯，也将创造人类历史上的一个“第一次”：毕竟从阿波罗登月舱到今天大气层里的各种飞行器，没有一种是自带电梯供乘员上下的。
那么马斯克这部“月球电梯”是个什么样子？现在只能通过公开披露的有限资料，做简单的推测。
建筑工地用电梯 | construction-elevator.com
首先，鉴于舱内空间有限，所以这个电梯一定既要结实，又要重量轻，还必须能折叠。所以“月球电梯”肯定不是我们日常在建筑大楼中搭乘的电梯：建筑物电梯必须在一个井状建筑结构里运行，而且有一个和电梯厢升降方向相反的配重存在，结构过于沉重和复杂。
月球电梯构造想象图 | teslarati.com
从星舰的效果图上看，“月球电梯”就是用电动卷扬机，升降一个简单的栏筐。一般来说，现有的航空飞行器，比如直升机，是用绳索提升装置来移动栏筐的，技术成熟，简单可靠。但是，这样的设计有一个问题：如果外面有风，或者地面有振动，那么可能会出现栏筐晃动，甚至撞击飞行器机体的险情。这在没有大气层的月球上不是个大问题，但如果到了火星，就会对飞船本身的构造和宇航员的安全造成严重威胁了。
所以，能够在火星表面正常运行的电梯，更可能是我们在建筑工地上经常看到的那种齿轮齿条式升降梯。在这种设计中，电动机和齿轮被安装在栏筐上，齿轮和垂直导轨上的齿条咬合，齿轮转动带动栏筐升降。从SpaceX公布的想象图上，可以看出“月球电梯”可能是这种齿轮齿条结构。如果真是这样，它的设计难度真的不低：比货舱还要长的导轨，肯定要折叠运输，怎么折叠，怎么展开，怎么固定？栏筐如何“走”出货舱，固定在导轨上？作为“吃瓜群众”，相信已经迫不及待要看马斯克“变戏法”了。
甲方挑眼乙方赔笑
虽然SpaceX有“买登月舱送电梯”的优惠活动，但它的方案毕竟是风险最大的，所以它只从甲方NASA那里拿到了1.35亿美元的开发经费。相比之下，Dynetics拿到了2.50亿，而蓝色起源则拿到了５.70亿。
星舰10号爆炸现场 | space.com
明眼人都看得出，NASA和SpaceX并不同于普通的甲方和乙方。SpaceX成立的初衷就是要以比NASA低多得的成本实现太空旅行，两者一直在暗中较劲，再加上竞标者中还有一个和NASA关系特好的蓝色起源，SpaceX的处境确实微妙。毕竟SN-8和SN-9、SN-10三次试飞，均以失败告终，从而必然导致NASA对SpaceX信心不足。同时，登月舱竞标的其他两家企业，也已经向NASA提交了登月舱的全尺寸模型，并且表示，自己的登月舱可以通过成熟的商业火箭或者NASA的SLS火箭送到环月轨道，技术思路虽然陈旧，但可靠性相对高。
未来两个月，对于马斯克和SpaceX，是决定性的事件节点 | wikimedia.org
所以说，马斯克最近火烧火燎地用前所未有的速度推进星舰11试射，其背后的苦衷也就可以理解了。毕竟，星舰的整体设计思路已经把SpaceX限制得死死的：自家高达50米，重达百吨的星舰将指挥舱，登月舱整合于一体，无法拆分，接受任何外来成熟技术的“助拳”，只能拼命内部加压：争取边发射边技术迭代，争取至少用一次成功的着陆，来作为喂给NASA和其他投资方的“定心丸”。而这部“月球电梯”，也算是这颗定心丸里的一味辅料。
本文来自微信公众号：果壳（ID：Guokr42），作者：光诸，编辑：朱步冲