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失联的印度探测器在月球表面找到了,不过它还有救吗
【文/观察者网专栏作者 李会超】
在中国的传统佳节中秋节即将来临之际,印度人望着天空中的一轮圆月,可能高兴不起来了。在历经了长达一个半月的飞行时间后,印度月球探测器“月船2号”的着陆器“维克拉姆”号,于9月7日在距离月球表面两公里的地方与地面失联。就在舆论普遍认为,印度的落月探测美梦已经告吹的时候,印度空间研究机构的负责人又放出消息,说他们已经在月球表面找到了着陆器“维克拉姆”号,并正在努力与之恢复联系。那么,这个已经失联数日的探测器,还有复活的可能吗?
维克拉姆号凶多吉少
印度的月船2号,虽然总重量并不大,却同时设计了轨道器和着陆器。轨道器在环绕月球的轨道上对月球进行遥感探测,而着陆器则试图在月球南极软着陆,在月球表面科考。在着陆器失联后,之前与其正常分离的轨道器还在工作。
据《印度时报》等媒体报道,轨道器上装配有迄今为止在环月轨道上部署的分辨率最高的相机,其对月球表面成像的分辨率可达0.3米。借助这台相机发回的照片,印度空间研究机构已经在月球表面找到了月船二号,并正在试图恢复与它的通信联络。
维克拉姆号失联后,印度总理莫迪在给有关技术人员做思想工作
但事实上,“维克拉姆”号的确切状态,可能很难根据这台相机的成像来判断。这个着陆器的长宽高为2.54 × 2 × 1.2m,按照轨道器的成像分辨率,“维克拉姆”号在图像中仅能通过不到100个像素来呈现。目前,一般手机拍摄的照片,像素数可达一千万甚至更高。而区区100个像素,大概只能勉强看出“维克拉姆”号并没有散架,无法透漏出关于结构损坏情况的信息。同时,如果要试图与着陆器建立联系,至少要求着陆器的天线要朝向地球或者轨道器,但这个信息也未必能通过有限的图像信息获取。
维克拉姆号在月球表面工作的设计效果图
一位不愿意透漏姓名的印度空间研究组织官员告诉《印度时报》,他们认为“维克拉姆”号失联后,在月球表面实施的是重着陆,目前呈现倾斜的状态。用更加通俗的话讲,就是摔在了月球表面,还摔伤了自己的“腿”——着陆缓冲机构。也就是说,维克拉姆虽然没摔散架,但是已经摔出了内伤。同时,“维克拉姆”号的设计寿命仅有一个月球日,没有为寒冷的月夜设计热控系统。即便现在维克拉姆号也许尚有一口气,也很难熬过在不到两周后就会到来的月夜。
总之,承载着印度人空间大国之梦的维克拉玛号,大抵是凶多吉少了。
着陆飞行阶段风险最大
在着陆月球阶段功败垂成的不只印度一家。今年4月,以色列的Beresheet探测器也在着陆月球的过程中,因发动机罢工而坠毁。对于软着陆月球的探测来说,风险和复杂程度最大的,就是探测器在从环月轨道上减速下降,最终以较小的速度在月球表面软着陆的这个阶段。
着陆月球的探测器一般要首先进入环月轨道飞行,而要维持轨道则需要相应的速度。在着陆前,探测器必须实施减速才能为着陆做好准备。由于月球没有大气,着陆过程必须完全依靠探测器本身的发动机输出的动力。以嫦娥三号的工作过程为例,飞船从环月轨道进入转移轨道后,在距离月面约15公里的地方开始减速,通过快速衔接段,从飞行状态过渡到准备着陆的状态后,一边继续接近着陆区,一边检查着陆区的情况,避开存在大量障碍物的地方。在距离月面100米时,使用发动机动力悬停,确定安全着陆点。之后,在最终的下降过程中精准避开岩石等各类障碍,以垂直的姿态降低到距离月球表面2米的地方并关闭发动机,最终以自由落体状态着陆。
嫦娥三号在月球表面的着陆过程示意图
这个复杂过程的难度是多方面的。首先,要对飞行轨道和降落轨迹要进行反复的设计计算,不断对轨道进行优化,力争在消耗尽量少的燃料的情况下,又好又快地完成着陆工作。同时,对于探测器的发动机,不但要求它力气足够大,输出够用的动力,还要求它具备灵巧的特性,能够按照各个飞行阶段的要求变换发动机推力的输出。最后,由于地月之间信号传输和控制指令执行的时间延迟,而探测器又处在状态快速变化的过程中,飞船需要具备自主发现、确定月面危险障碍位置的功能。
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