俄羅斯時隔47年后再次發(fā)射月球探測器，任務(wù)前半段基本順利，但在落月的最后一次軌道調(diào)整出現(xiàn)問題，最終撞月墜毀，只差臨門一腳。
(資料圖)
8月20日，俄羅斯國家航天集團公司發(fā)布消息稱，“月球-25”號探測器目前已失聯(lián)。據(jù)初步推測，探測器進(jìn)入了非預(yù)先規(guī)劃的軌道并撞上了月球表面。據(jù)介紹，探測器失聯(lián)的原因?qū)⒂蓪ｉT成立的跨部門間委員會進(jìn)行調(diào)查。
“月球-25”號探測器是俄羅斯歷史上發(fā)射的首個月球軟著陸探測器
只差臨門一腳
8月11日發(fā)射的俄羅斯“月球-25”號探測器原計劃在8月21日軟著陸在月球南極地區(qū)，這是蘇聯(lián)/俄羅斯時隔47年后再次發(fā)射月球探測器。
俄羅斯國家航天集團公司19日發(fā)布公告稱，按照預(yù)定計劃，在莫斯科時間19日14時10分向“月球-25”號月球探測器發(fā)出信號，以便其進(jìn)入著陸前軌道，但在操作過程中，探測器出現(xiàn)了異常情況，無法按照規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行操作。根據(jù)俄方公布的信息，這次變軌目的是讓“月球-25”號進(jìn)入一條18千米×100千米的預(yù)著陸軌道，但是這次變軌出現(xiàn)了異常，這也是該探測器進(jìn)行軟著陸階段的關(guān)鍵變軌。
在這次變軌前，“月球-25”號在91千米×112千米的軌道上運行，有消息指出，探測器在進(jìn)入預(yù)著陸軌道階段出了問題，實際執(zhí)行的脈沖大小是計算值的1.5倍，制動時間太長，通俗地說就是剎車時間過長，導(dǎo)致探測器的近地點高度低于0千米，最終導(dǎo)致“月球-25”號墜毀在月球表面。
在之前一篇關(guān)于俄羅斯探月的文章中，筆者提及“月球-25”是俄羅斯重返月球計劃中非常重要一顆探測器，探測器的主要任務(wù)是操練環(huán)極地區(qū)軟著陸的基礎(chǔ)技術(shù)，并對月球南極地區(qū)的特定區(qū)域進(jìn)行接觸研究，包括測試軟著陸技術(shù)，在月球南極地區(qū)尋找水的痕跡，研究月球兩極地區(qū)的化學(xué)組成。除了科學(xué)任務(wù)外，“月球-25”號探測器的目的還在于檢驗工程體系，整合技術(shù)資源，培養(yǎng)和鍛煉人才隊伍。同時，該探測器還承擔(dān)著為俄羅斯測試在月球極區(qū)軟著陸、精準(zhǔn)著陸、極地通信等技術(shù)的重任，并為俄羅斯今后建造月球基地的選址提供依據(jù)。
在“月球-25”號之后，俄羅斯還將發(fā)射“月球-26”號、“月球-27”號和“月球-28”號，其中“月球-27”號和“月球-28”號同樣也進(jìn)行月球軟著陸探測，因此，作為俄羅斯新探月計劃的“開山之作”——“月球-25”號探測器對俄羅斯航天事業(yè)發(fā)展的意義重大，如今“中道崩殂”勢必對探月計劃造成不小的影響。
“月球-25”號的失敗再度引發(fā)了登陸月球有多難的討論，因為從2019年至今，包括“月球-25”號在內(nèi)，已經(jīng)有5個計劃前往月球進(jìn)行軟著陸的探測器先后失敗。
登陸月球并不簡單
2019年2月，以色列民營機構(gòu)主導(dǎo)的“創(chuàng)世紀(jì)”號首開世界民營航天機構(gòu)奔月之旅，在登陸月球數(shù)分鐘前，探測器出現(xiàn)技術(shù)故障，與地面失去聯(lián)系，撞向月球表面。該項目耗資約1億美元，主要來自私人資金，探測器高1.5米，直徑2米，重約600千克，失敗原因是探測器主發(fā)動機出現(xiàn)故障，最終墜毀。
除了“創(chuàng)世紀(jì)”號，在2019年，印度的“月船二號”也在著陸月球的階段失敗。該探測器是印度發(fā)射的第一個月球軟著陸探測器，重約3.85噸，包括軌道器、著陸器和月球車三個部分，著陸器被命名為維克拉姆（Vikram），以紀(jì)念印度航天之父維克拉姆，而月球車被命名為Pragyan，探測器于2019年7月22日發(fā)射升空，當(dāng)年8月20日探測器進(jìn)入月球軌道，9月7日開始實施月球軟著陸，在高度降低到2.1公里高度時飛行軌跡開始偏移，遙測信號顯示Vikram著陸器最后的垂直下落速度超過58米/秒，硬著陸月球。事后，美國LRO月球軌道器的高分辨率衛(wèi)片顯示，著陸器徹底摔碎，印度的首次月球著陸嘗試以徹底失敗告終。
2022年11月22日，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA），隨美國新型火箭于16日發(fā)射升空的日本月球探測器“好客”（OMOTENASHI），在與火箭分離后姿態(tài)異常，太陽能電池板無法正常工作，多次嘗試修正都未起效。日本探測器首次登月計劃以失敗告終?！昂每汀碧柺侨毡臼讉€計劃在月球表面著陸的超小型探測器，其任務(wù)包括驗證在月球表面半硬著陸的可能性等，探測器長11厘米、寬24厘米、高37厘米，重12.6千克，由負(fù)責(zé)飛行至繞月軌道的軌道器、接近月面時用于減速的發(fā)動機和在著陸器三部分組成，由于探測器尺寸太小，無法配備大型緩沖發(fā)動機。為此，JAXA專門研制了超小型固體減速發(fā)動機，它將在距離月面約100米時與著陸器分離，最終著陸器將自由落地，靠充氣氣囊實現(xiàn)“半硬著陸”。
今年4月，日本太空初創(chuàng)企業(yè)iSpace公司研制的“白兔-R”號探測器因為軟件問題在離月面約89米高度與地面失去聯(lián)系，導(dǎo)致計劃中的軟著陸變成了硬著陸。“白兔-R”探測器高2.3米，重約1噸，配備了主減速發(fā)動機、輔助減速發(fā)動機和姿控發(fā)動機，除了著陸器，其還搭載了一個球形巡視器，探測器在2022年12月11日由美國“獵鷹9”號火箭發(fā)射升空。
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，包括“月球-25”號在內(nèi)，蘇聯(lián)/俄羅斯共進(jìn)行了28次月球軟著陸探測任務(wù)，其中13次成功進(jìn)入環(huán)月飛行，只有7次成功，成功率25%，而過去四年國際上5次月球軟著陸探測任務(wù)均以失敗告終，更是說明雖然航天技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，軟著陸月球探測也不簡單。這也是為什么至今只有蘇聯(lián)、美國、中國三個國家成功登陸月球，即使繼承大量蘇聯(lián)航天遺產(chǎn)的俄羅斯也沒有讓“月球-25”號成功登月。
登陸月球首先要確保探測器成功發(fā)射，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，不然就會遭遇“出師未捷身先死”的情況，為了順利進(jìn)入月球軌道，讓月球捕獲探測器，需要準(zhǔn)確地計算著陸器軌道與月球軌道的交會位置，如果錯過，就要再等下個月甚至等好幾個月。月球捕獲的時候，還要精確控制探測器的大小和方向，如果沒有剎住車，就直接撞到月球上墜毀或者與月球擦肩而過。
由于月球沒有大氣，而且表面不僅有山峰、谷地等復(fù)雜地形，平整一些的平原也是坑坑洼洼，一不小心就容易掉坑里。在登陸前，需要精心選擇著陸地點，這需要高精度地圖的支持。為了確保成功最好還有完善的測控系統(tǒng)，據(jù)稱這次俄羅斯探月任務(wù)并沒有完善的測控系統(tǒng)，部分區(qū)域無法覆蓋。成功軟著陸對探測器本身硬件和軟件要求非常高，各種導(dǎo)航、避障設(shè)備，比如慣性測量單元、微波測距測速敏感器、激光測距敏感器、光學(xué)成像敏感器、激光三維成像敏感器等，才能讓著陸器避開著陸過程中的各種障礙，這次“月球-25”號就沒有避障相機（本來有這個設(shè)備，俄烏沖突后還給歐空局），所以說即使最后一次軌道調(diào)整沒有出問題，在最后的著陸階段因為避障相機的缺失，依然存在不小的風(fēng)險。
“月球-25”號已經(jīng)失敗，接下來就看印度“月船三號”探測器在8月23日的表現(xiàn)了，讓我們拭目以待！
