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知新论点:为什么登月如此困难?

艺术家笔下的印度着陆器维克拉姆接近月球表面的情景

开展宇宙空间的探索活动真的是非常非常困难!本月早些时候,印度太空研究组织(ISRO)的“维克拉姆”号月球着陆器在试图着陆月球南极时失联的事故,再次映证了这个事实。

差一点,印度就成为了第四个成功地在月球风化层上登陆的国家。而且,是在一个其他国家以前从未达到过的地方着陆。

尽管,印度航天机构仍在试图恢复与维克拉姆号的通讯联系,但令人惋惜的是,这次不愉快的着陆过程似乎是对今年早些时候类似情况的痛苦回应,当时,以色列的一艘私人机器人着陆器“贝雷希特”(Beresheet)不幸撞毁在了地球唯一的这颗自然卫星上。

这一切都在提醒我们,尽管人类早在半个世纪前的阿波罗任务中就能多次成功登陆月球,但这个探索活动仍然是一项异常艰巨和困难的任务。事实上,在全球航天机构和公司进行的30多次软着陆尝试中,超过三分之一以失败告终。

那么,为什么登陆月球这么困难呢?

美国宇航局兰利研究中心的专家分析道,通俗的讲,印度的这次登月失利,其实并不是什么特别的事件造成的,要想成功登上月球,很多事情都必须按照正确的顺序发生。如果它们中的任何一个不这样做,那么麻烦就来了。

首先,是进入月球轨道的问题,这已经是一个不小的壮举了。当年,阿波罗计划的土星五号运载火箭装有足够的推进剂,可以在短短三天内将宇航员送入月球。但为了节省燃料成本,这次印度空间研究组织的“月船2号”(Chandrayaan-2)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,印度的宇宙飞船就需要利用美国宇航局的深空网络与地球保持联系。深空网络由位于地球三个不同地区的监听设施群组成,那里布满了不断监听的抛物面天线,可以与遥远的太空探测器保持联系。通信故障可能是“维克拉姆”号问题背后的部分原因,因为该机构在登陆舱距月球表面仅2公里时与其失去了联系。

可以想象得到,当探测器以类似导弹的速度尖叫着冲向着陆点时,几乎没有出错的空间。据报道,今年4月11日,以色列的“贝雷希特”着陆器发生了数据传输设备故障,导致发动机完全关闭,最终撞毁在月球表面。

在地球上,工程师们可以依靠GPS来帮助引导自主飞行器,但在其他宇宙空间的天体上却没有相应的系统。宇航专家们表示,当你在一个信息量匮乏的真空地带快速飞行,就不得不放慢速度,无论你是谁,你想做什么,都很难做到。

美国宇航局目前正与商业公司合作,计划在未来几年将机器人送上月球。而这些未来的月球探索者则需要值得信任的、更精确的传感器。

据信,NASA正在设计一种仪器,它将安装在登陆舱的底盘上,用以扫描外星表面的地形,寻找甄别岩石、陨石坑和其他危险,并修正航向。这种仪器既可以用于私人航天器,也可以用于NASA未来的空间任务。这种技术将在美国宇航局即将发射的“火星2020”探测器的下降过程中进行测试。“火星2020”探测器将于明年发射,计划于2021年2月登陆火星。

目前,几乎所有失败的登月任务都是按照计划无人干预操作的。这也许表明,当出现突发问题时,由人来掌舵可能更管用。早在阿波罗时代,人类的眼睛和反应能力帮助飞行器成功着陆。尼尔·阿姆斯特朗在预定的月球着陆点发现岩石地形后,人工控制阿波罗11号的下降飞行器,并飞向了一个更安全的着陆点。

当然,在人类宇航活动的早期,宇航员也是实验性的试飞员,当时他们都会有一定程度的控制权。而现在,人类更依赖自动驾驶,工程师们希望未来的人类探险家能够依靠高智能、高精度的系统来帮助他们安全地往返月球表面。

登月活动中有失败就有成功,中国的嫦娥四号探测器就成功的在月球背面着陆,并于今年夏天部署了玉兔2号月球车,这也给人类艰难的登月尝试带来了安慰和激励。同时,印度的宇航工程师们也不必气馁,他们的“月船2号”飞船仍在运行,还在进行科学研究,或许他们的下一次尝试会更成功。

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