分成幾個(gè)部分來(lái)談。
第一部分:月船二號(hào)是啥?
這是印度空間研究組織(ISRO)的第二個(gè)月球探測(cè)器,距離2008年發(fā)射的月船一號(hào)已經(jīng)相距11年之久。不過(guò)相比較而言,月船一號(hào)只是個(gè)圍繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道器,而月船二號(hào)是個(gè)非常復(fù)雜的項(xiàng)目,它包括【1】:
a.軌道器,月船二號(hào)。重達(dá)2.4噸,預(yù)計(jì)極限工作時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)7年,總共攜帶了8臺(tái)儀器,都是印度自主研發(fā)而來(lái),能覆蓋光學(xué)成像、對(duì)地高分辨率探測(cè)、X射線探測(cè)、大氣成分探測(cè)、L/S波段雷達(dá)干涉探測(cè)等多個(gè)月球探測(cè)功能,著實(shí)是非常強(qiáng)大。
月船二號(hào)軌道器(圖源:ISRO)
b.著陸器,維克拉姆號(hào)(印度航天之父)。組合體重達(dá)1.5噸。著陸階段:攜帶了一個(gè)高分辨率相機(jī)、激光高度計(jì)、Ka波段雷達(dá)高度計(jì)、避障著陸輔助儀器系統(tǒng)、慣性/加速度計(jì)導(dǎo)航系統(tǒng)、著陸垂直/水平相機(jī)、8個(gè)50N姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、5個(gè)800N軌道控制發(fā)動(dòng)機(jī)。著陸成功后(如果):可以進(jìn)行月球地震、表面熱物理特性分析、月表等離子體分析、激光反射棱鏡等。
月船二號(hào)著陸器和巡視器(圖源:ISRO)
c.巡視器,普拉剛(梵語(yǔ)智慧的意思),僅重27千克??梢赃M(jìn)行阿爾法粒子誘導(dǎo)X射線光譜分析和激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析。
從這些賬面指標(biāo)來(lái)看,三個(gè)部分都干貨滿滿。有好幾個(gè)亮點(diǎn)還是很讓人意外的,例如軌道器的高分辨率觀測(cè)相機(jī)分辨率可以達(dá)到0.3米、是人類所有月球探測(cè)器中最高的一個(gè)、比此前最高精度的NASA月球軌道勘察器(LRO-0.5米精度,6億美元的任務(wù))還要高不少。
再例如一個(gè)小小的巡視器竟然能夠進(jìn)行激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析,也讓人頗為意外,這種技術(shù)是通過(guò)向指定目標(biāo)發(fā)射高頻高能激光束,將材料擊穿/氣化后進(jìn)行光譜分析。此前大名鼎鼎的NASA好奇號(hào)火星車(25億美元任務(wù))絕活之一,就是這種看起來(lái)非常科幻的技術(shù)。
最讓人意外的是,它的核心儀器都是印度太空應(yīng)用中心(SAC)、光電實(shí)驗(yàn)室(LEOS)、維克拉姆·薩拉巴伊空間中心(VSSC)做出來(lái)的,有這個(gè)成就并不簡(jiǎn)單。
因此,這個(gè)任務(wù)客觀看來(lái):
1.任務(wù)水平很高,尤其是軌道器+著陸器+巡視器任務(wù)組合,上一個(gè)這樣做的還是1972年的阿波羅17號(hào)任務(wù)。科學(xué)儀器的整體水平也是非常高的。
2.任務(wù)的價(jià)格并不高,包括研發(fā)、發(fā)射和運(yùn)營(yíng)的總價(jià)格在1.4億美元左右。按照印度媒體的說(shuō)法,整個(gè)任務(wù)比好萊塢拍攝一部《星際穿越》電影的成本都要低。
3.任務(wù)難度非常大。無(wú)論是組合體三重任務(wù),還是印度航天技術(shù)的基底,還是從一次軌道器任務(wù)直接跳這么高難度,從各個(gè)方面來(lái)看完成這個(gè)任務(wù)都很難。而且著陸器著陸區(qū)選擇了月球南極附近區(qū)域,難度也很大。
第二部分:任務(wù)失敗了么?
1.軌道器,完全成功,按目前狀態(tài)來(lái)看可以按照預(yù)定計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)。相信各個(gè)高水平儀器還是能做出很多有創(chuàng)新性的科研成果。
2.著陸器和巡視器:距離月球表面2.1千米高度、在最后階段失去聯(lián)絡(luò),估計(jì)墜毀了。相信最近幾天,NASA的月球軌道勘察器和自己的月船二號(hào)軌道器路過(guò)時(shí),可以帶來(lái)硬著陸后砸出的痕跡圖。
但一個(gè)航天任務(wù)不能這么簡(jiǎn)單看,如果看其他相關(guān)部分:
3.印度自主研發(fā)的地球同步軌道運(yùn)載火箭III型(GSLV - Mk III)成功執(zhí)行了目前對(duì)它而言最高難度的任務(wù)。
4.由于火箭和月船二號(hào)自身能力不足,需要進(jìn)行長(zhǎng)期軌道機(jī)動(dòng)才能完成這個(gè)任務(wù),對(duì)軌道設(shè)計(jì)、深空導(dǎo)航制導(dǎo)與控制這些“軟件“要求非常高。印度完成的還是比較好的,只是最后功虧一簣。
月船二號(hào)機(jī)動(dòng)記錄(圖源:【3】)
5.科研儀器設(shè)備水平。印度航天的幾個(gè)核心機(jī)構(gòu)都貢獻(xiàn)了高水平的科學(xué)儀器,水平很高,讓人有些意外。
6.國(guó)際合作。例如與NASA深空網(wǎng)的合作,它還搭載了NASA提供的月球表面激光反射棱鏡,這是NASA唯一一次交由外國(guó)探測(cè)器、也是后阿波羅時(shí)代人類首次有機(jī)會(huì)放置新的反射鏡到月球表面。只是可惜了,著陸失敗也沒(méi)了。
7.科普。我其實(shí)挺想把這個(gè)放在更靠前的位置,但畢竟不是科研,還是放到最后吧。這次任務(wù)跨度時(shí)間很長(zhǎng),印度的科普宣傳效果是非常好的,無(wú)論是全程與國(guó)民互動(dòng)、媒體密集報(bào)道,還是直播著陸過(guò)程、總理親臨現(xiàn)場(chǎng),重視程度之高都是很罕見(jiàn)的。
舉幾個(gè)例子:
社交媒體
NASA風(fēng)宣傳片
傳統(tǒng)宗教節(jié)日慶祝Lalbaugcha Raja(某神)時(shí)作為僅次于神的角色出現(xiàn)
卡通漫畫
這次月船二號(hào)的科普宣傳覆蓋范圍和影響力是教科書一般,通過(guò)各種渠道覆蓋了社會(huì)各個(gè)階層各個(gè)年齡,宣傳的重點(diǎn)也包括了任務(wù)創(chuàng)新和難度。這也是任務(wù)失敗后,印度社交媒體并沒(méi)有出現(xiàn)大規(guī)模“定體問(wèn)”等質(zhì)疑,更多是包容理解。這種科普宣傳生態(tài),是非常值得我們學(xué)習(xí)的。
從總體而言,當(dāng)然不能用“失敗”二字形容,我認(rèn)為只能算失敗了20%。
第三部分:失敗的原因是什么?
現(xiàn)在ISRO還在調(diào)查中,不過(guò)從目前的情況來(lái)看,可以簡(jiǎn)單推斷一下。表象:
1.印度沒(méi)有變推力的主減速發(fā)動(dòng)機(jī),而是依靠5臺(tái)僅800N的發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸工作減速,有點(diǎn)類似獵鷹九號(hào)火箭一級(jí)返回時(shí)9臺(tái)墨林發(fā)動(dòng)機(jī)按數(shù)量遞減工作減速。但這意味著姿態(tài)控制、軟件控制難度加大不少,甚至是800N發(fā)動(dòng)機(jī)能否一直保持正常工作、抑或是某臺(tái)出問(wèn)題,都是風(fēng)險(xiǎn)。
2.這以上有個(gè)很重要的原因是俄羅斯。原計(jì)劃這個(gè)任務(wù)著陸部分是俄羅斯幫忙完成的,后來(lái)由于俄羅斯火星探測(cè)任務(wù)失利、導(dǎo)致一系列合作終止,任務(wù)大幅延期,印度重新研發(fā)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)不太現(xiàn)實(shí),出現(xiàn)了用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)來(lái)控制的“趕鴨子上架”情景,危險(xiǎn)系數(shù)大幅提高。
3.姿控發(fā)動(dòng)機(jī)控制問(wèn)題。著陸過(guò)程中如果軌道發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)突然改變,例如它計(jì)劃中的從4臺(tái)切到2臺(tái),毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)對(duì)著陸器姿態(tài)產(chǎn)生較大擾動(dòng)。這8臺(tái)50N級(jí)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)就會(huì)受到極大挑戰(zhàn),目前來(lái)看也的確發(fā)生了這種情況,甚至是失聯(lián)前姿態(tài)大翻轉(zhuǎn)。
4.月球南極附近著陸難度本來(lái)就非常大。此前介紹嫦娥四號(hào)時(shí)講過(guò)了,那里地形非常復(fù)雜。
因而,沒(méi)有官方結(jié)果出來(lái)前只是猜測(cè)可能原因:軌道控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出不穩(wěn)、姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)故障、飛行控制軟件突發(fā)故障等。
第四部分:跟中國(guó)嫦娥相比如何?
相信這是很多人感興趣的地方,先說(shuō)結(jié)論:比我們還有一定距離,但不能用較大差距形容。
運(yùn)載火箭方面:GSLV - Mk III火箭跟我國(guó)長(zhǎng)三乙相比還有一定距離,它的同步軌道轉(zhuǎn)移運(yùn)力僅4噸,根本不足以送這個(gè)近3.8噸組合體直入地月轉(zhuǎn)移軌道。長(zhǎng)三乙改進(jìn)型可運(yùn)近6噸進(jìn)入同步轉(zhuǎn)移軌道,3.8噸重的嫦娥三/四號(hào)也能直送地月轉(zhuǎn)移軌道,不用依靠探測(cè)器自己長(zhǎng)時(shí)間變軌。
例如,月船二號(hào)飛了幾十天,嫦娥三號(hào)和四號(hào)僅3天多。
軌道器方面,并不亞于嫦娥一號(hào)和二號(hào),高分辨率相機(jī)方面明顯優(yōu)勢(shì),總體上略強(qiáng)。
著陸器方面距離嫦娥三號(hào)和四號(hào)還有一定差距。
最核心的著陸技術(shù)。嫦娥三和四都大為成功,嫦娥四號(hào)甚至是人類唯一降落在月球背后的著陸器,著陸地是南極-艾特肯盆地,難度更大。二者依靠的就是我國(guó)獨(dú)立自主研發(fā)的變推力發(fā)動(dòng)機(jī),其他相關(guān)軟件和硬件也非常成熟。而且嫦娥能“過(guò)夜”。月球上一天一夜是28天,夜晚必須依靠放射性同位素保溫。嫦娥三/四,兩只玉兔都可以做到,但印度著陸器和巡視器即便成功,也僅計(jì)劃存活一個(gè)白天/14天而已(這也是為什么它們本身能力定位就很有限,即便失敗了也并不算“特別大”)。
第五部分:我們能看到什么經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)?
1.在目前這個(gè)階段,任何一國(guó)搞航天、尤其是這種深空探測(cè),都是造福全人類的寶貴科研機(jī)會(huì),這是毫無(wú)疑問(wèn)的。無(wú)論是美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、歐盟、日本還是印度、以色列,每一個(gè)國(guó)家的探測(cè)器都是應(yīng)該祝福成功的,它們都代表了人類渴望探尋宇宙新邊界的好奇心與決心。
人類探月時(shí)間線(圖源:月球和行星科學(xué)研究所LPI)
因而,對(duì)印度這次失敗,沒(méi)什么好酸或者鄙視的,我們應(yīng)該做的不是“精神航天強(qiáng)國(guó)”,更不應(yīng)該通過(guò)鄙視一個(gè)崛起如何明顯的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)找優(yōu)越感。
2.登陸月球真的是非常非常難,今年的以色列和印度都失敗了,目前世界上還是只有三個(gè)國(guó)家能做到:蘇聯(lián)、美國(guó)、中國(guó)。中國(guó)的成就,依然讓人振奮不已。
3.任何一個(gè)航天項(xiàng)目都需要一步一個(gè)腳?。河《冗@次失敗的重要原因在于想一步邁一個(gè)大的,從月船一號(hào)軌道器直接跳到“繞落巡”任務(wù)。在技術(shù)不夠成熟的情況下,失敗的可能性自然非常大。這也給我們提了個(gè)醒,例如我國(guó)2020年的火星探測(cè)任務(wù)也計(jì)劃在幾乎沒(méi)有任何基礎(chǔ)的情況下實(shí)現(xiàn)一次任務(wù)“繞落巡”火星?;鹦翘綔y(cè)的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)月球,為了這個(gè)復(fù)雜難度極高的計(jì)劃再多多準(zhǔn)備,都是可以商量的,不值得冒失。
4.核心技術(shù)必須掌握,且沒(méi)有捷徑。印度這次任務(wù)延期如此之久很大程度上因?yàn)榕c俄羅斯合作的不順利,也沒(méi)有留足時(shí)間做核心發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā),這也給我們提了個(gè)醒:技術(shù)沒(méi)有捷徑。假如我們的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)還有問(wèn)題,必須把硬骨頭攻克。
5.科普宣傳重要性。這次印度月球探測(cè)任務(wù)的國(guó)際影響力和國(guó)內(nèi)影響力都非常大,尤其是失敗后國(guó)內(nèi)反而并沒(méi)有指責(zé)的聲音,這也是非常值得我們學(xué)習(xí)的,這一切跟有計(jì)劃、高水平、多維度的科普宣傳相關(guān)很大。我們?nèi)绾螐氖潞蟮墓傩ǜ遄兂烧嬲目破招麄?,還需要考量。
6.科學(xué)探索類科學(xué)任務(wù)??梢韵胂?,印度此次冒失有一個(gè)原因在于此前的大自信:曼加里安號(hào)曾以極低成本使印度成為亞洲唯一、世界第四個(gè)成功探測(cè)火星的國(guó)家,更是世界唯一首次探測(cè)就大獲成功的國(guó)家,目前已經(jīng)在火星待了5年多。于此同時(shí),印度還有進(jìn)展中的金星探測(cè)、太陽(yáng)探測(cè)等,相較而言我國(guó)并未有明確的立項(xiàng)計(jì)劃。如何讓航天更接近科學(xué),也是個(gè)課題。
7.中國(guó)航天這些年的成就有目共睹,我們還是對(duì)印度保有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),可是這個(gè)差距有在逐漸縮小的趨勢(shì),印度這些年航天的亮點(diǎn)越來(lái)越多。我們能做的,是進(jìn)一步尊重人才、增加投入、提高發(fā)展速度,別無(wú)他法。
參考:
【1】https://www.isro.gov.in/chandrayaan2-payloads
【2】https://timesofindia.indiatimes.com/home/science/chandrayaan-2-mission-cheaper-than-hollywood-film-interstellar/articleshow/62990361.cms
【3】Live media coverage of the landing of Chandrayaan-2 on lunar surface
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