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印度提前慶祝月球三號成功,全球直播軟著陸,成功幾率到底如何?

2023-08-22 12:16 作者:光電科技君  | 我要投稿

俄羅斯登月探測器失敗后,印度媒體一片歡呼,高調宣布印度月球三號探測器已經“成功了99%”,8月23日20時34分(北京時間)將進行軟著陸全球直播。那么,按照現在的情況,印度能否成為第四個登月國家,成功幾率到底如何?


首先說結論,筆者綜合信息來看,成功幾率很小,除非印度宣稱摔成八瓣也算成功。


首先,月船三號是印度航天探月工程的“最后一戰(zhàn)”。

印度的“月船一號”完全失敗,“月船二號”被認為是“97%失敗”,預算縮水一半,只有7500萬美元的“月船三號”已經是印度航天探月唯一的希望了。

如果失敗了,不大可能繼續(xù)獨自探月,而是加入美國NASA的探月計劃,因此ISRO十分小心,盡量想讓“月船三號”一次性登陸月球南極,以便成為全世界第四個登陸月球的國家。因為只有這樣,他們才能拿到更多的國際航天訂單,以維持研究和發(fā)射工作。


在預算十分有限的情況下,印度沒有準備備份探測器,只能“孤注一擲”?!霸麓?號”攜帶的著陸器“維克拉姆”重約1500公斤,包括一輛26公斤重的探月車。原任務準備在2021年發(fā)射,結果推遲了2年,于2023年6月發(fā)射。

為了確保萬無一失,印度航天有兩大準備:

第一,經歷2次失敗的“軟著陸”之后,印度將“月球三號”的主發(fā)動機由5臺減少到4臺,每臺推力為800N。這樣做是為了防止變推力調節(jié)時,發(fā)生側翻。


要知道中國航天的“嫦娥三號”只需要一臺7500N變推力發(fā)動機就可以是實現14%至100%矢量變化,而印度四臺并用也只能在80%到100%推力之間變推力,很容易因為推力過大或者過小,造成“翻車”??墒撬麄円矝]有其他辦法,放眼望去,這幾十年也沒有誰再登陸月球了,中方也不可能將核心技術轉讓。

但是,印度還是會借鑒的,“月球三號”也照著嫦娥系列探測器一樣,配備了激光測距,光學避障相機等傳感器,并且為了防止反推失效,加強了探測器支撐腿的強度,所以算不上真正的“軟著陸”。


第二,模糊月球南極概念,巧妙使用“月球南極附近”這個詞匯。

“月船三號”一旦成功,就可以宣稱“全球首個登陸月球南極”的國家,如果只是登陸月球也只能算“第四個登月國家”,印度航天巧妙地在字面描述上下了功夫。模糊了登陸區(qū)域描述,巧妙地使用“月球南極附近”這個詞匯,實際上不是真正的月球南極,至多算是月球高緯度地區(qū),因為兩者距離400-500公里遠呢。


另外,我們如果登月,一般會設立具體登陸區(qū)域,印度航天的“月船三號”任務計劃書并給出了南緯69.367621度、東經32.348126度,現在通過“月球二號”軌道器拍攝月球地形圖發(fā)布了出來,略有偏差。其實,他們是準備劃定一個10公里的區(qū)域進行登陸,只要落下去,基本就算成功了。


這就好比射箭比賽時,不樹靶子,等到拉弓射箭完成,再去劃個靶心,妥妥的十環(huán)!

其實倒不是嘲笑印度航天,因為其也是從一窮二白發(fā)展起航天事業(yè)來的,但是實力與宣傳不對等,并不符合科學精神本身,略帶戲說也望各位看官理解。

印度航天登月計劃壓力其實很大,就在此次發(fā)射前,印度空間研究組織主席和其他高級官員一大早就帶著“月船3號”的微縮模型抵達一座神廟祈禱。


因此此次如果失敗了,印度航天很難有資金繼續(xù)獨立探測月球,并且莫迪在訪美期間,已經與美國簽署了月球探索合作協(xié)議,“月球三號”可以說是印度探月的最后一戰(zhàn)!很難說,印度會不會因為這些考慮,無論任何情況都會宣稱:探月成功!

其次,近20年人類探月只有中國成功,其余都以失敗告終。

今年日本白兔-R M1探測器著陸阿特拉斯坑失敗之后,就有航天愛好者總結:1976年的“月球24號"是蘇聯(lián)最后一次登月任務,也是20世紀最后一次人類探測器著陸月球。在此之后的37年間,月球表面再無人造物體主動踏足過,直至2013年中國嫦娥三號的到來,才打破了月表長期以來的寂靜。


其實,20世紀以來,只有中國的探測器成功著陸月球,并且是100%的成功率,而其他國家的探索全部失敗,無一例外。就連俄羅斯也未從蘇聯(lián)那里得到任何傳承基因,“月球25號”最終也是著陸失敗,撞向月球。

著陸月球不難,但是想要萬無一失其實還是很考驗一個國家的綜合實力的,尤其是航天事業(yè)的綜合實力。


美國的宇航員曾經在月球上“飆車”,但是宣布“重返月球”之后,也不得不像從未登陸月球一樣,一步一步地試驗,按照步驟實施探索計劃,從未想過可以憑借以往經驗,或者現有技術,直接實施載人登月。這是因為,航天技術具有連續(xù)性,需要逐漸去實施,不是有錢、有夢想就能實現的。

印度探月從人類大局上來說,難能可貴,值得期待。但是從其科學嚴謹方面,實際上還存在很多瑕疵。無論是遙測、通信,還是落月的測試工作,其實都有很多好大喜功的成分在里面。


筆者今年搜索了很多印度的資料,很少看到其測試方面的資料,雖然不是行業(yè)人士,不敢斷言其測試工作不足,但是可以猜測至少不是很活躍。航天事業(yè)“不問蒼天,問神廟”是不可能獲得成功的。

我們知道印度探月的主要技術來源,實際也是美國技術。俄羅斯47年后探月的失敗,放在美國身上也同樣合適,這一點在日本、以色列探月失敗中,已經足以說明:美國探月技術失傳了,現有技術還亟待驗證。


最后,“月船三號”軌道比預計低了5公里,這將是其致命的弱點。

目前,“月船三號”經過多次軌道調整,終于進入了月球軌道,現在軌道高度為25公里x134公里,這比預計的30公里還是低了5公里。不要小看這5公里,這可能是印度航天探月失敗的最大誤差??墒怯《冗€沒有意識到問題的嚴重性,依舊信心十足地向世界宣布:


8月23日17:45(北京時間20:15)左右,“月船3號”將在月球南極附近的目標著陸區(qū)——南緯69.367621度、東經32.348126度(注意這里還是理論著陸點,并未按照“月船二號”拍攝和探測區(qū)域進行修正)附近的4公里x2.4公里的長方形區(qū)域著陸。屆時將會全球直播!


印度媒體已經宣稱:即便一切失敗,也可以著陸。

這句話還就是出自ISRO主席斯里達拉·索馬納特(S Somnath),也就是他不承認“月球二號”探測墜毀時引擎推力不足或者變推力不平衡造成的,而僅僅說是軟件錯誤導致的。


索馬納特在接受記者采訪時如是說:

“著陸器有足夠的裝備,可以在8月23日登月,即便所有的傳感器和兩個發(fā)動機都無法正常工作。如果一切都失敗了,所有的傳感器都失靈了,什么都不起作用,著陸器仍然會著陸,這就是它的設計方式,前提是推進系統(tǒng)運行良好”


這段話,信息量其實很大,一方面很有可能無論“月船三號”到底是以什么樣的方式“軟著陸”已經不重要了,哪怕是摔上去,只要宣傳口徑做的好,也會把變成“登陸成功”;另一方面,實際他是在強調,月船三號能否成功取決于推進系統(tǒng)。實際上,這也是印度航天的難言之隱。


文中已經說了,“月船三號”減配了一臺發(fā)著陸器中心位置發(fā)動機,只保留了四個角的四個發(fā)動機,變推力矢量十分有限不說,還需要算法對這四臺發(fā)動機進行平衡,稍有不慎就會造成重心不穩(wěn),“翻車”摔下去。


按照原計劃,“月船三號”從30公里處,開始由1.68公里/秒,降低到0。這個過程其實是一個階梯降速的過程,先由30公里的高度下降到7.4公里,耗時690秒,此時速度仍然為0.358公里/秒,然后避障傳感器開始工作,調整著陸位置,直到速度為0。


可是,現在軌道位置低了5公里,那么降速就要從25公里高度開始,如果按照原計劃降速,690秒之后,高度就只有2.4公里,在這個高度上由0.358公里/秒速度降低為0,幾乎是不可能的。更何況“月球二號”在月面2.1公里處就出現了信號丟失的情況。


這就需要印度航天部門重新測算如何在22.6公里下降過程中實現降速,還有就是2.4公里范圍內降速。而“月球三號”的變推力有限,這就需要其進行軌道調整才有可能實施登陸,盡管印度航天已經預告了時間節(jié)點,但是并未說明現在軌道低了怎么辦?


筆者注意到,從113公里x157公里軌道降低到25公里x134 公里的軌道,“月球三號”是直接下滑了70公里,藝高人膽大,但是想要提高軌道現在也很難。因此筆者認為,“月船三號”軟著陸的成功的幾率微乎其微,也請大家談談自己的看法。



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