登陆月球为什么这么难?哪个环节最容易出错?

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探索太空向来不是一件容易的事。今年7月,印度太空研究组织(ISRO)发射了月船二号(Chandrayaan-2)探测器,8月,该探测器进入月球轨道。9月7日,月船二号的着陆器“维克拉姆”(Vikram)在尝试着陆月球南极时,在距离月球表面2.1千米处失去信号。这一切再次说明了登月的艰难程度。

印度对太空探索一直雄心勃勃,已经准备好成为第4个成功登陆月球表面的国家,并且尝试在一个其他国家从未到达过的地点着陆。目前,印度太空研究组织仍在忙于恢复与“维克拉姆”着陆器的通讯。9月8日,印度太空研究组织宣布,月船二号的轨道器已经发现了着陆器,但着陆器的状况尚不清楚。

这次不走运的着陆过程似乎是在回应今年早些时候发生的一次事件,当时以色列的“创世纪号”(Beresheet)探测器在下降过程中引擎故障并失联,最后坠毁于月球表面。该探测器是以色列非营利机构SpaceIL发起的登月项目,若着陆成功,以色列将成为继俄罗斯、美国和中国之后,第四个有探测器在月表软着陆的国家。

所有这些都在提醒我们,尽管人类在半个世纪前的阿波罗任务中就已多次登陆月球,但时至今日,这仍然是一项艰巨的任务。太空记者丽莎·格罗斯曼(Lisa Grossman)在社交媒体上写道,在世界各地的航天机构和公司进行的30次软着陆尝试中,超过三分之一以失败告终。

那么,登月为什么会如此困难呢?

美国国家航空航天局兰利研究中心的航天工程师艾丽西亚表示,许多登月尝试都以失败告终,但没有哪一次是特定的事件造成的。要登上月球,很多事情的发生顺序必须完全准确,如果其中任何一个环节出错,麻烦就来了。

首先是进入月球轨道,这本身是一个不小的壮举。阿波罗计划的土星五号运载火箭装载了足够的推进剂,能在短短三天内将宇航员送上月球。相比之下,为了节省燃料成本,印度空间研究组织的月船二号任务使用了更为迂回的路径,花费了一个多月的时间才到达月球。

一旦进入轨道,探测器就会利用美国国家航空航天局的深空网络(Deep Space Network)与地球保持联系。深空网络由位于美国(加利福尼亚州)、西班牙(马德里)和澳大利亚(堪培拉)的深空通信设施组成,包括多座不断监听太空信号的抛物面碟形天线,可以与遥远的太空探测器保持联系。通讯故障可能是“维克拉姆”着陆器遭遇麻烦的部分原因。

当探测器以类似导弹的速度落向着陆点时,几乎没有出错的空间。据《以色列时报》报道,4月11日,以色列“创世纪号”着陆器发生了数据传输设备故障,导致发动机完全关闭。

在地球上,工程师们可以依靠全球定位系统(GPS)来引导自动驾驶汽车,但在其他天体上却没有相应的系统。德怀尔说:“当你在一个信息匮乏的真空中快速旅行时,有时不得不放慢速度,无论你是谁,想做什么,都充满了困难。”

目前,美国国家航空航天局正与商业公司合作,计划在未来几年内将机器人送上月球。这些未来的月球导航“人员”需要足够信任它们的传感器。NASA还在设计一种仪器,可以安装在飞行器的底盘上,扫描其他星球的地形,并寻找岩石、陨石坑和其他危险,从而修正航向。这种仪器可以用于私人航天器,也可以用于NASA未来的任务。这种技术将在NASA即将发射的“火星2020”探测器的下降过程中进行测试。火星2020探测器的设计源自好奇号火星车,将于明年发射,并计划于2021年2月登陆火星。

几乎所有失败的登月任务都是无人驾驶的,这或许表明,在遇到问题时,如果由人操纵的话结果可能更好。在阿波罗时代,登月器的成功着陆部分要归功于人类的眼睛和反应能力。最出名的例子是,尼尔·阿姆斯特朗在发现预定的着陆点有岩石地形后,接管了阿波罗11号着陆器,使其飞向更安全的着陆点。

然而,阿波罗时代与如今的情况已经有所不同。当时的宇航员可能还有一定程度的控制能力,但现在我们更接受自动化的机器。工程师们希望,未来的人类探险家可以依靠飞船自身的系统,安全地往返于地球和月球之间。

印度工程师可以感到安慰的是,他们的月船二号轨道器仍在运行,还在进行科学研究,或许他们的下一次尝试会更成功。在太空探索领域,众多科学家和工程师们付出了无数努力和时间,但坚持不懈是有回报的,我们应该充满希望。

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文章出处:新浪科技

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