預(yù)計(jì)在北京時(shí)間2023年8月11日07:10，“月球25號(hào)”月球探測(cè)器將由“聯(lián)盟2.1b”/“弗雷蓋特”上面級(jí)運(yùn)載火箭，從俄羅斯阿穆爾地區(qū)的東方航天發(fā)射場(chǎng)1S工位發(fā)射升空，探測(cè)器將被上面級(jí)送入地月轉(zhuǎn)移軌道（TLI）。

按計(jì)劃，“月球25號(hào)”將在8月16日進(jìn)入近月軌道，并將最早于8月21日在位于月球南極區(qū)域的首選著陸區(qū)博古斯拉夫斯基環(huán)形山（Boguslavsky crater）附近著陸。而在同期，印度“月船3號(hào)”于北京時(shí)間7月14日由LVM3-M4運(yùn)載火箭發(fā)射升空，計(jì)劃于8月23日在月球近南極區(qū)域?qū)嵤┸浿憽Ｒ蓡?wèn)由此而生，同為實(shí)施月球著陸探測(cè)，“月球25號(hào)”為什么能做到后發(fā)先至？

從發(fā)射到著陸，“月船3號(hào)”耗時(shí)40天，而“月球25號(hào)”最快僅耗時(shí)10天，可謂“神速”。二者登月速度的差異主要源于火箭運(yùn)力、探測(cè)器大小、軌道設(shè)計(jì)等因素，背后體現(xiàn)的是綜合實(shí)力的差距。

大型火箭LVM3“小馬拉大車”

LVM3（GSLV-MK3）為大型三級(jí)固液捆綁運(yùn)載火箭（印度歸為重型），為印度現(xiàn)役運(yùn)力最強(qiáng)的火箭。該箭長(zhǎng)43.5米，芯級(jí)直徑4米，起飛質(zhì)量642噸，起飛推力約1051噸，其近地軌道（LEO）運(yùn)力為8噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)力為4噸，地月轉(zhuǎn)移軌道（TLI）運(yùn)力為2噸。

作為發(fā)射對(duì)象，“月船3號(hào)”由推進(jìn)器、著陸器和巡視器3部分構(gòu)成，發(fā)射質(zhì)量達(dá)到了3.9噸，對(duì)于LVM3火箭而言就是“小馬拉大車”，無(wú)法將其直接發(fā)射至地月轉(zhuǎn)移軌道。為此，只能退而求其次，增加環(huán)繞地球飛行的調(diào)相階段，首先進(jìn)入近地點(diǎn)170千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)36500千米的橢圓停泊軌道（實(shí)際進(jìn)入近地點(diǎn)138千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)36300千米的軌道），而后通過(guò)5次升軌（實(shí)際為6次），逐步抬升軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)，于8月1日進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，并在8月5日通過(guò)制動(dòng)點(diǎn)火進(jìn)入環(huán)月軌道。從發(fā)射到進(jìn)入環(huán)月軌道，“月船3號(hào)”用了22天。

“聯(lián)盟2.1b”為中型兩級(jí)半液體運(yùn)載火箭，主動(dòng)力全部采用液氧煤油推進(jìn)劑。該箭長(zhǎng)46.3米，芯級(jí)直徑2.99米，起飛質(zhì)量313噸，起飛推力約423噸，其近地軌道（LEO）運(yùn)力為8.2噸，在加裝“弗雷蓋特”上面級(jí)的狀態(tài)下，地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)力3.25噸，地月轉(zhuǎn)移軌道（TLI)運(yùn)力2.35噸。

“月球25號(hào)”由著陸器構(gòu)成，發(fā)射質(zhì)量1750千克，這對(duì)于“聯(lián)盟2.1b”/“弗雷蓋特”上面級(jí)運(yùn)載火箭而言就是“大馬拉小車”，運(yùn)力綽綽有余。于是，“月球25號(hào)”將在上面級(jí)兩次點(diǎn)火的推送下，被直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道（TLI)，并將于8月16日進(jìn)入環(huán)月軌道，地月轉(zhuǎn)移過(guò)程僅需5天，比“月船3號(hào)”節(jié)省了17天時(shí)間。

在地月轉(zhuǎn)移過(guò)程中，兩個(gè)探測(cè)器之所以會(huì)出現(xiàn)懸殊的時(shí)間差，是火箭運(yùn)力和探測(cè)器質(zhì)量綜合的結(jié)果，印度用LVM3火箭發(fā)射接近其運(yùn)力2倍的探測(cè)器，自然只能“走遠(yuǎn)路”，經(jīng)過(guò)緩慢的升軌過(guò)程，是能力不足妥協(xié)的結(jié)果。而俄羅斯“月球25號(hào)”任務(wù)中，“聯(lián)盟2.1b”/“弗雷蓋特”上面級(jí)火箭運(yùn)力還有很大富余，可以將探測(cè)器快速送往月球。

“月球25號(hào)”一步到位源于實(shí)力

“月球25號(hào)”之所以快于“月船3號(hào)”，另一方面得益于從環(huán)月飛行到著陸月球更快。“月船3號(hào)”8月5日通過(guò)推進(jìn)器實(shí)施近月制動(dòng)進(jìn)入環(huán)月軌道，其后推進(jìn)器還要經(jīng)過(guò)4次近月制動(dòng)進(jìn)入高度100千米圓形環(huán)月極地軌道，而后推進(jìn)器與著巡組合體分離，后者轉(zhuǎn)入近月點(diǎn)30千米、遠(yuǎn)月點(diǎn)100千米的著陸準(zhǔn)備軌道，最終將于8月23日嘗試著陸。從轉(zhuǎn)入環(huán)月軌道到實(shí)施著陸耗時(shí)達(dá)18天。

而“月球25號(hào)”在8月16日轉(zhuǎn)入環(huán)月軌道后，僅通過(guò)1次近月制動(dòng)就進(jìn)入高度100千米的環(huán)月停泊軌道，而后直接轉(zhuǎn)入近地點(diǎn)18千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)100千米的著陸準(zhǔn)備軌道（lunar pre-landing orbit），最早將于8月21日實(shí)施著陸。從轉(zhuǎn)入環(huán)月軌道到實(shí)施著陸耗時(shí)最少僅需5天。

從環(huán)月飛行到著陸月球，“月球25號(hào)”相對(duì)于“月船3號(hào)”之所以有著不同的軌道設(shè)計(jì)，究其原因主要有兩個(gè)方面。一方面是俄羅斯擁有前蘇聯(lián)時(shí)期豐富的探月經(jīng)歷，技術(shù)經(jīng)過(guò)了反復(fù)驗(yàn)證，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，再次登陸月球可以說(shuō)是駕輕就熟，而印度雖然有過(guò)“月船2號(hào)”經(jīng)歷，但并無(wú)成功先例，只能“小心慢行”。另一方面，俄羅斯建立了比較完整的深空測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)行較為精準(zhǔn)的測(cè)定軌，具備快速實(shí)施降軌登陸的成熟條件，而印度則需要?dú)W空局和美國(guó)航天局的深空測(cè)控網(wǎng)提供測(cè)定軌支持，只能走一步看一步，獲得軌道數(shù)據(jù)再接著往下走。

“月球25號(hào)”與“月船3號(hào)”同一時(shí)期的同臺(tái)競(jìng)技，其本質(zhì)是航天強(qiáng)國(guó)和航天大國(guó)之間的較量。作為航天強(qiáng)國(guó)，俄羅斯基于深厚的基礎(chǔ)，從發(fā)射到著陸輕車熟路，能夠做到快速實(shí)施，并且為“月球25號(hào)”配備放射性同位素加熱器，使其設(shè)計(jì)壽命達(dá)到1年。作為航天大國(guó)，印度還在建立月球探測(cè)能力的過(guò)程中，需要“小心慢行”，逐步驗(yàn)證，其“月船3號(hào)”由于不具備放射性同位素加熱器，無(wú)法度過(guò)寒冷的月夜，設(shè)計(jì)壽命僅有1個(gè)月球日（14個(gè)地球日）。

時(shí)至今日，航天探測(cè)依然是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)事業(yè)，任務(wù)的實(shí)施在于技術(shù)能力的支撐，也在于準(zhǔn)備和把握，“月球25號(hào)”與“月船3號(hào)”誰(shuí)將成為首個(gè)在月球近南極區(qū)域?qū)崿F(xiàn)軟著陸的航天器，8月下旬見(jiàn)分曉！

作者：大白高國(guó)