就像扔飞镖并击中下一个城市的移动目标一样：这就是试图将航天器降落在月球上的感觉。地表环境恶劣，布满陡峭的陨石坑和不方便的巨石，没有着陆场，没有 GPS，没有空中交通管制，如果出现问题也没有人提供帮助。
本周末，萤火虫航空航天公司将尝试克服困难，将其蓝色幽灵航天器安全降落在月球表面，并在月球近侧的危机海区域着陆。
只有另外一家私营公司曾成功登陆月球，而且这次登陆绝非易事：直觉机器公司的奥德修斯着陆器在降落时在月球粗糙的表面上绊住了一条腿，最终在月球一侧着陆，限制了其使用寿命。
因此，萤火虫团队面临着压力，他们的目标是在周日实现完美的软着陆，我们采访了该团队的一名成员，了解他们希望如何实现这一目标。
Kevin Scholtes 是 Firefly 的未来系统架构师，这意味着他的工作是研究未来的问题。 “我喜欢告诉人们，我的工作就是永远对我们的现状不满意，并推动我们走得更远，”他告诉数字趋势。
他和他的同事们热切期待着本周末的登陆尝试，等待看看他们多年的辛勤工作是否足以让他们心爱的着陆器能够应对登陆月球所带来的诸多挑战。
“每个人都如坐针毡地等待着即将发生的事情，”他说。
相信工程
尝试降落在 20 万英里外的物体上最可怕的事情就是你无法手动控制月球飞船。一旦着陆过程开始，航天器就必须自行导航——这就是为什么日本航天局将这段时期称为“恐怖的20分钟” 。
“一旦我们承诺下降，那么它就完全自主了，”斯科尔斯解释道。由于距月球的距离和光速的限制，地球和航天器之间不可避免地存在几秒钟的通信延迟。
“所以甚至不可能与着陆器进行实时指挥和通信。所以我们相信工程。我们相信分析。我们信任车上的引导和导航。我们非常清楚我们已经做出了承诺的决定，我们将坚持到底。”
看着窗外
人类可能在 50 多年前就已经成功登陆月球，但不要误以为登陆月球很容易。
“与直觉相反，这样做的最大挑战之一就是知道你在哪里，”斯科尔斯说。
如果没有 GPS 进行精确定位，也没有宇航员在船上观察窗外，航天器必须将自身速度从每秒 1 英里减慢到最终着陆速度仅为每秒 1 米，并以米级精度精确计算自己的位置。
“这可能很可怕，因为我们必须在内部产生所有这些，”斯科尔斯解释道。 “我们必须像飞行员那样做到这一点，可以说，通过视觉观察窗外，然后说，我认识到这些特征，并且我可以根据这些特征大致判断出我的飞行速度。”
认识这些特征也不容易，因为月球表面布满了大大小小的陨石坑。从不同的高度来看，这些陨石坑看起来很相似，这使得你很难知道你是在近距离看到一个大陨石坑，还是在远处看到一个小陨石坑。
“一百公里高、一公里高或十米高——当你观察地表时，你会看到陨石坑，”斯科尔斯解释道。
这意味着，即使有理想的导航数据，当您靠近表面时，仍然很难判断距离表面有多远。
“毫无疑问，”斯科尔斯说，“登陆月球是一项极其艰巨的挑战。”
选择完美地点
借助美国宇航局月球勘测轨道飞行器等航天器上的现代技术和相机，我们很幸运能够从轨道上捕捉到令人印象深刻的月球表面图像。这些图像对于选择着陆点来说非常宝贵，但在每像素几米的分辨率下，图像无法显示着陆器需要避免的所有危险。
“对于检测你即将降落的大岩石来说，这个分辨率相当低，”斯科尔斯说。
不过月球环境有一个优点，那就是它没有大气层，意味着没有风，也没有运动，因此不会有任何像云这样的物体在月球表面投射阴影。这种静态环境意味着，如果您知道太阳在哪里，那么阴影的长度可以让您很好地了解障碍物有多大。
因此，“蓝幽灵”配备了一种称为地形相对导航的技术，该技术使用安装在航天器底部的摄像机来拍摄下方地形的图像，并将这些图像与机载地表地图进行匹配。由于计算机处理的进步，这种导航最近才成为可能，计算机处理允许机载计算机快速将输入的图像与其内部地图进行比较。
斯科尔斯解释说：“我们利用机载计算机合成了月球应该是什么样子，然后将其与相机向我们展示的内容进行比较。”
机载地图和实际相机图像之间的差异可以告诉航天器它的行驶速度和方向，从而使系统能够确定着陆器的确切位置。
然后，称为危险规避的第二个系统可以使用相同的摄像机数据来突出显示任何潜在的危险，例如巨石或陨石坑，创建危险地图，显示哪些区域可能存在尝试着陆的危险，哪些区域更安全。
可压碎的蜂窝
除了使用激光计算距表面距离的方法（称为激光测高法）以及机载传感器收集的相对高度和加速度数据外，这些系统还可以计算出航天器相对于表面的位置，并帮助其轻轻降落。
如果航天器确实比预期更快地进入，它还有最后一个技巧：它的腿包含一种可压碎的蜂窝芯材料，可以像汽车上的溃缩区一样压碎并吸收冲击力。
着陆器脚上的传感器会在与固体地面接触时发出指示，并向发动机发送切断信号——此时，着陆器有望安全地直立在月球表面并准备开始运行。
奔向月球
蓝色幽灵只是目前正在进行的私人月球任务之一。除了萤火虫号着陆器之外，另外两个月球着陆器目前正在前往月球的途中，另一个将于明年发射。
但这并不意味着竞争公司之间存在负面情绪。相反，斯科尔斯说，他们希望所有人都能取得成功。
“我们非常互相鼓励，”他说。 “我们非常支持 Intuitive Machines、ispace 和 Astrobotic。我们真的希望看到他们成功——部分原因是他们的成功就是我们的成功。我们真正想做的是激励美国纳税人和世界各地的人们，月球是值得重返的。”
这些公司确实共享信息，其中有几家公司是 NASA 商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分。但每家公司都有自己的方向并做出自己的决定，希望找到最有效的方法。
目前，“我们正努力专注于成功地帮助我们着陆，”斯科尔斯说，“然后希望不久之后就能在月球的另一边找到一个好朋友来着陆。”
这个周末，每个人都将祈祷这一雄心勃勃的壮举，这需要多年的准备和工作。 “坦率地说，这个过程的一切都非常可怕，”斯科尔斯说。 “这是一件可怕且极其大胆的尝试。”