來自Skoltech公司和麻省理工學院的研究人員分析了幾十種方案，為未來登月任務的“最後一英里”–實際上是將宇航員送到月球表面，再回到安全的軌道月球站–從性能和成本上挑選出最佳方案。該論文發表在《Acta Astronautica》雜誌上。

自從1972年12月阿波羅17號的乘員離開月球表面後，人類就一直渴望重返月球。2017年，美國政府啟動了“阿爾忒彌斯”計劃，打算在2024年前將“第一個女性和下一個男性”宇航員帶到月球南極。“阿爾忒彌斯”任務將使用一個新的軌道平台，被稱為”月球門戶”，它將成為一個永久性的空間站，可重複使用的模塊將從這裡把宇航員帶回月球。這種新方法需要重新分析最佳的著陸方式；與NASA簽約設計可重複使用的著陸艙的私人公司正在進行這項研究，但他們的研究結果不公開。

Skoltech公司的碩士生Kir Latyshev、博士生Nicola Garzaniti、副教授Alessandro Golkar和麻省理工學院的Edward Crawley開發了數學模型，以評估未來“阿爾忒彌斯”任務的載人著陸系統最有希望的方案。例如，阿波羅計劃採用了2級架構，當時阿波羅月球艙由下降艙和上升艙組成，能夠搭載兩人到月球表面並返回，留下下降艙。

該團隊假設”月球門戶”位於L2近直線暈軌道，這是目前首選的方案，即月球站圍繞拉格朗日點L2運行，這樣更容易在月球南極著陸。他們還模擬了一個由4名宇航員組成的探險隊，他們將在月球上停留7天左右。科學家們既考慮了系統的最佳級數，也考慮了系統的首選推進劑。他們總共經歷了39種未來月球載人登陸系統的變體，還為最有希望的方案建立了成本模型。

該團隊通過一種全面的方法來評估月球載人著陸器的替代概念，利用架構篩選模型考察了大量的方案。他們首先確定了一套關鍵的結構決策，如著陸器每個階段要採用的級數和推進劑類型。他們將這些信息組織在數學模型中，並對來自不同架構決策組合的替代系統架構進行了全面的計算探索。最後，他們分析了由此產生的交易空間，並確定了首選的架構，供設計人類登月器的利益相關者考慮。

他們的分析表明，對於消耗性著陸系統，如阿波羅計劃中使用的系統，2級架構確實是最有利的，因為它的總幹質量和推進劑載荷都較低，而且每次任務的發射成本也較低。然而，對於計劃在“阿爾忒彌斯”計劃中使用的可重複使用的飛行器，1級和3級系統的優勢很快就變得不相上下。

在考慮到論文中的所有假設的情況下，對於一些短途”短程”型月球任務來說，”最終”的贏家是以液氧和液氫（LOX/LH2）運行的一級可重複使用艙。作者指出，這是一個初步分析，沒有考慮到乘員的安全、任務成功的概率以及項目管理的風險因素–這些都需要在計劃的後期階段進行更詳細的建模。

Kir Latyshev指出，對於阿波羅計劃，NASA的工程師們也做了類似的分析，並選擇了2級月球艙。然而，當時月球任務的整體架構是不同的。它沒有一個軌道月球站來保持月球艙在任務之間的位置，這意味著所有的ALM飛行都應該直接從地球上進行。這也意味著使用完全消耗性的月球艙（每次任務都有一個新的飛行器），而不是現在考慮的可重複使用的月球艙。除此之外，如果沒有月球空間站，目前的方案之一–3級著陸系統–根本不可能實現。