印度失聯的月球探測器依然成功了95%？那些年我們一起追過的月球

2019 年 10 月 4 日
筆記

大數據文摘出品

作者：劉俊寰

古往今來，人們對月球一直充滿了好奇與幻想，古有「舉杯邀明月，對影成三人」、「今人不見古時月，今月曾經照古人」，今有「我望見有兩個月亮：一般的樣，不同的相」、「我看着月亮；月亮看着我；我向他微笑；她不動聲色」等眾多詩句寄情。

如今航天技術水平不斷發展，月亮也逐漸揭開了其神秘的面紗，月下嫦娥終究只是浪漫的神話幻想。

上世紀60年代前蘇聯成為首個在月球上軟着陸的國家，美國、中國緊隨其後，相繼在月球軟着陸成功，為深入了解月球做出重大貢獻，這在一定程度上激起了人們對月球的探索熱情。

今年4月，以色列發射首艘登月飛船Beresheet，爭做在月球上實現軟着陸的第四個國家，但其在距離月球表面約149米高度處與地面控制中心失去聯繫，宣告失敗。

7月，印度也不甘示弱，發射了印度第二顆月球探測器「月球2號」，但是……

印度月球探測器「月球2號」失聯

未來相關太空任務已在計劃中

9月7日，印度月球探測器「月球2號」釋放的着陸器嘗試在月球的南極區登陸，但是着陸器在距離月球表面2.1公里處，突然與地球失去聯繫。當時，着陸器距離預訂着陸點存在大約1公里的水平偏差。

其後一天，印度空間研究組織（ISRO）宣布「月球2號」已經發現了着陸器的位置，但未能確認它的狀態，印度科學家們正在試圖重新建立起與着陸器的聯繫。

儘管印度空間研究組織一直沒有對外宣布登月失敗的消息，但是根據當時着陸器的速度及其他相關情況，外界猜測着陸器很可能已經墜毀。

針對此次印度登月，NASA在推特上發文對印度登月表示讚賞，並向印度拋出橄欖枝，「期待未來有機會共同探索太陽系」。與其同時，印度計劃在明年啟動太陽探測計劃。

而在後期的登月計劃中，印度打算與其他國家合作進行。據《印度時報》報道，印度計劃於2023年與日本合作再次嘗試登月，其中，日本將提供運載火箭和月球車，印度提供着陸器。

印度登月「成功了90%~95%」

Business Standard報道稱，印度太空研究組織主席K Sivan在接受電話採訪時表示，「『月船2號』登月任務是接近100%成功的，整個登月過程中只是最後與着陸器失聯，可以說我們的登月計劃90%~95%都是成功的，只有最後的5%失敗了。」

此次印度登月從結果上看雖然以失敗告終，但認真分析印度在此次項目中運用到的技術，還是相當具有突破價值。

GSLV-MK3火箭

本次「月球2號」探測器使用的是印度自行研製的GSLV-MK3火箭發射，這是印度目前運載能力最大的火箭，也是GSLV-MK3大火箭的第三次發射和首次實用業務發射。

GSLV-MK3火箭由兩個S-200大型固體助推器，外加L110芯一級和L25芯二級三部分組成。起飛重量達640噸，具有將8噸載荷送入600公里高度的近地軌道，或是4噸級的同步轉移軌道的運力，它的出現讓印度火箭的運載能力幾乎翻了番。L110芯一級還在印度火箭中首次使用液體發動機並聯設計，L25芯二級使用印度自行研製的20噸級CE-20液氧液氫發動機。

無論是2014年底的半箭試飛，還是2017年和2018年的兩次試驗性發射中，GSLV-MK3火箭的表現都相當不俗。

「月球2號」探測器

印度登月所使用的「月船2號」探測器重達3.85噸，是印度自行發射的重量最大的航天器，包括一個2379千克的軌道器，一個重量1471千克的着陸器「維克拉姆」（Vikram）和一個重量27千克的月球車「智慧」（Pragyan），三個部分各自帶了不同的探測載荷。着陸器上還有大量的傳感器用於月球軟着陸。

印度空間研究組織表示，「月船2號」任務耗資僅97.8億盧比（約1.42億美元），連1969年美國航天局阿波羅任務預算的一半都還不到，而「月船2號」探測器本身只花了8700萬美元。

軟着陸

在月球表面實現軟着陸是相當困難的一件事，因為月球基本沒有空氣，表面也是坑窪不平，只能依靠反衝火箭的精確控制讓着陸器緩慢降落。

根據印度媒體披露的信息，「月船2號」着陸器使用多台發動機配合工作進行減速和着陸。這個過程中姿態控制非常關鍵，特別是由4台發動機轉為使用兩台對角線發動機進行控制時，十分容易導致姿態控制不穩而「翻船」失控。

據此可以大致猜測本次軟着陸失敗的原因：一是慣導硬件出問題，輸出錯誤的姿態信息；二是軟着陸控制算法出了問題，導致姿態異常和落月失敗。在以色列的登月計劃中正是由於慣導硬件出現問題導致失敗。

首次嘗試南極區登陸

印度是第一個嘗試在月球南極區進行作戰探測的國家。

本次登月之所以選在南極，很大原因是目前為止月球南極還處於科研空白狀態，印度打算實現「首個在月球南極着陸的國家」的目標。而根據此前全世界科學研究，月球南極可能有水存在。

在月球南極着陸比在月球正面着陸要更為困難，因為月球正面正對地球，通信更方便，同時月球正面已經被探測器掃描得很全面，對着陸區的選擇相對容易。月球南極由於地形不熟悉，着陸時很可能遇到崎嶇不平的地形。

前蘇聯VS美國VS中國：追溯月球軟着陸的「初戰」歷史

月球軟着陸是指研製和發射月球軟着陸器、月球車等。軟着陸的目的旨在探測月球表面陸地岩石的化學成分和礦物成分，測定着陸點周圍的熱流、岩石剩磁等，進行高分辨率攝影和岩石的探測與採樣分析，為月球基地的選擇提供相應的實地考察數據。

截止到目前為止，在月球上成功實現軟着陸的只有三個國家：前蘇聯、美國、中國。

前蘇聯：「月球9號」

上世紀50-60年代，由於特殊的社會環境，航天技術代表着一個國家的強大甚至一種制度的優越，尤以美國和蘇聯為代表，都在航天領域投入了大量的人力、資金展開競賽。

1966年2月，前蘇聯的月球探測器「月球9號」實現了月球軟着陸，於2月3日傳回在月面上拍攝的照片，它是人類歷史上第一顆在月球軟着陸的登陸器。

「月球9號」探測器於1966年1月31日發射，經過了79小時的長途飛行，在月球風暴洋附近登陸。

着陸後，「月球9號」打開了頂部的4個花瓣狀天線向地球發送信號，之後開始對着陸區附近進行相關拍攝工作，向地球傳回了月球局部地區的第一批岩石和土壤照片27張。「月球9號」一共工作了四天，到1966年2月7日因電池耗盡結束工作。

「月球9號」探測器重1583千克，高2.7米，由登月艙、儀器艙、發動機系統等組成。卵形登月艙質量為100千克，直徑58厘米，工作壽命為4天。登月艙是登月任務的核心，上半部分為電視照相機設備，下半部是電池、熱控制器、通訊系統。

當時不少人認為月球表面柔軟易塌陷，宇航員登月需要穿特殊材質的雪鞋，「月球9號」的着陸否定了這一猜測。

從1959年1月開始，前蘇聯共計發射了24顆飛行器對月球進行偵查探索。

美國：「勘測者1號」

落後於前蘇聯，1966年5月30日，美國「勘測者1號」在佛羅里達州的卡納維拉爾角發射，6月2日，在月球風暴洋西南方地區距離預定目的地14公里處登陸。「勘測者1號」的主要目標是傳回月面的細節圖像，為後續的」阿波羅「計劃保駕護航。

1966年6月一期《紐約時報》報道了「勘測者1號」登月的過程，其帶來的心情起伏程度絲毫不亞於今年的印度登月事件。在休斯飛機公司（「勘測者1號」製作公司）工作過多年的傑克·費希爾回憶道，「勘測者1號」如能落月成功將是個奇蹟。

「勘測者1號」的軟着陸是通過固體推進劑制動火箭給探測器施加向上的推力並減速實現的，這能讓着陸速度降低到每秒約4.4米，比在地球跳傘降落的速度還要低。

「勘測者1號」底部有個由3條腿組成的着陸支架，在其腿部完全伸開、天線立起時，該探測器的整體高度可達3.3米。

「勘測者1號」在月面上運行了一個晚上，共返回11350張圖片，展示了月球表面滿是塵埃的平原、數不清的大石頭和地平線上低矮的山脈，並順利完成測溫、測距、測光工作，獲得了月面雷達反射及落月減震器的受力數據。科研人員由此認定，月面的硬度足以支撐載人飛船和航天員安全着陸。

這次任務於7月13日結束，但NASA於1967年1月7日前一直與「勘測者1號」保持着聯繫。

在此後1年多時間裏，美國又先後發射了6個勘測者系列月球探測器，其中4個順利落月。在最後一個「勘測者」完成任務一年半後，「阿波羅11號」載人飛船首次登月成功，「阿波羅12號」載人飛船的登月點正位於「勘測者1號」登陸的風暴洋，登月航天員「探望」了「勘測者3號」，並將它的一些零部件帶回了地球。

中國：嫦娥三號

中國自新世紀以來也逐漸加大了探月工程的發展力度，嫦娥一號、嫦娥二號分別於2007、2010年發射，現已實現繞月環奔，完成既定任務。

嫦娥三號探測器於2013年12月2日在中國西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭送入太空，14日成功軟着陸於月球月球虹灣區。這是中國第一個月球軟着陸的無人登月探測器，也人類航天器第一次着陸該區域。

嫦娥三號探測器由月球軟着陸探測器和月面巡視探測器組成。登陸成功後，着陸器巡視器陸續開展了「觀天、看地、測月」的科學探測和其它預定任務，取得一定成果。

嫦娥三號月球探測器創造了在月工作最長紀錄。虹灣位於雨海盆地西北角，雨海是月球表面最大的撞擊盆地之一，隨處可見年輕的火山岩、岩漿岩，這將帶來關於月球形成和演化歷史的全新信息。同時嫦娥三號拍攝的月面照片是人類時隔40多年首獲的最清晰月面照片。

2019年1月3日，嫦娥四號成功着陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預選着陸區，月球車玉兔二號到達月面開始巡視探測。這是世界首個在月球背面軟着陸和巡視探測的航天器，嫦娥四號主要任務是着陸月球表面，繼續更深層次更加全面地科學探測月球地質、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。

根據5月16日《自然》（Nature）發表的論文，嫦娥四號着陸月球背面後所得的測量結果顯示，着陸點存在來自月球地幔的物質。同日，中國科學院國家天文台宣布，利用嫦娥四號探測數據，證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質。

未來月球會給人類帶來更多科學靈感

月球任務

截至目前，人類探索月球的方式可以分為五種：

軌道飛行器，六個航天機構，總共發射了18個繞月軌道飛行器
阿波羅登月任務，阿波羅11號至17號，7次阿波羅任務中，有6次成功，共計12名宇航員登上月球
月球着陸器
勘查採樣及樣品返回，共計三次月球採樣並成功返回地球，分別是「月球16號」，「月球20號」，「月球24號」
月球車

雖然今年以色列和印度的登月計劃都失敗了，但月球上還存在大量未知有待人類探索開發，相信未來會有更多國家投身到月球探索計劃中，也相信月球今後能帶給人類更多科學靈感。

最後，文摘菌也祝大家中秋節快樂，共賞明月的同時也能想到這顆明亮星球背後，無數人的艱辛探索！

相關報道：

https://www.sciencemag.org/news/2019/09/failure-part-game-indian-spacecraft-presumed-lost-after-moon-landing-attempt

https://www.vice.com/en_us/article/wjwj85/india-has-lost-contact-with-its-moon-lander