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詳細回顧一下印度登月探測器的失敗過程及原因

時間回到,北京時間2019年7月22日17時13分,印度太空研究組織(ISRO)的斯里赫里戈達島薩迪什·達萬航天中心。

搭載印度“月船”2 號月球登錄器的GSLV Mk.3 M1 火箭準時發(fā)射,GSLV Mk.3(GSLV:Geostationary Satellite Launch Vehicle )是印度國產最強推力的火箭,1000秒后器-箭成功分離,發(fā)射成功。月船二號著陸器在54天后抵達月球,原以為會成為繼美國、蘇聯(lián)和中國之后第四個完成月球軟著陸的國家,一次完成“繞、落、巡”任務。

“維克拉姆”登陸器,以印度航天之父維克拉姆命名,重量1.471噸,五個主發(fā)動機。月船二號登錄器里搭載的是普拉岡月球探測車(Pragyan rover),“普拉岡”月球車,以梵文智慧Pragyan命名,重量僅有27公斤,為中國玉兔二號重量的20%,所以科學載荷較少,其設計壽命僅為一個月晝(14天地球日,不過月夜),遠低于月兔二號的三個月,最大行駛距離約500米。

其實這個登陸器是個有故事的主。2007年,印度與俄羅斯聯(lián)邦航天局簽訂合作協(xié)議,共同開發(fā)“月船2號”。探測器的設計早在2009年就已經完成,但發(fā)射日期一推再推:先是推遲到2013年1月,然后又推遲到2015年。而隨著俄羅斯的“福布斯-土壤號”火星探測器墜毀,俄羅斯的太空計劃顯著放緩,不能按期完成“月船2號”登陸器的制造。莫迪政府見狀,索性放棄了與俄羅斯合作,自己制造登陸器。

月船二號由軌道飛行器、“維克拉姆”登陸器著陸器和“普拉岡”月球車三部分組成,集軌道探月、著陸登月的功能于一體(“繞落巡”),類比我國登月工程的話,月船二號相當于一次性完成了嫦娥二號加上嫦娥三號的任務,大步邁入“月球軟著陸”俱樂部。但是,步子邁的太大,因為月船1號僅僅完成了繞月飛行。

中間經過5次地球引力彈弓加速,之所以加速那么多次,是因為印度的火箭不行,不能直接把登月設備直接送到地月轉移軌道中,只有多次變軌才能進入月球轉移軌道,所以消耗燃料較多,科學設備的載重肯定不行。這種方案即發(fā)射22天后月船二號奔向月球軌道,發(fā)射50天后,軌道飛行器與著陸器分離,發(fā)射54天后既定著陸南極月表。當時,月船二號攜帶者在探測月球南極水資源,為印度宇航員登月進行技術與信息儲備的重磅任務。

印度“月船”2 號(Chandrayaan-2)探測器的“維克拉姆”(Vikram)著陸器按規(guī)劃下降到距月球表面2.1千米的高度時,因登陸控制軟件的速度計算有誤,致使著陸器因“硬著陸”損毀,導致印度首次月面軟著陸任務失敗。

著陸位置是東經20度南緯70度附近的月面,曼濟納斯C與辛普路斯N(Manzinus C & Simpelius N)兩座環(huán)形山之間的高地平原,比嫦娥四號的著陸點(南緯45.5度)更靠南,如果登月成功,它將創(chuàng)下首個人類探測器軟著陸月球最南端的壯舉。

軟著陸是印度最大的敗筆,因為沒有完全掌握變推力發(fā)動機的技術,而是選擇采用5臺800N的液體火箭發(fā)動機作為著陸器動力,最后階段再關閉一臺發(fā)動機,五臺發(fā)動機的推力不均[11]或者脈沖響應特性偏差,如果控制不到位,很容易產生一個較大的傾覆力矩,這也是阿波羅飛船當年放棄的方案。

“月船”2號探測器的任務是印度深空探測領域有史以來最復雜的探測任務。“月船”2號由軌道器、著陸器和巡視器組成,擬一次性執(zhí)行“繞、落、巡”等多項探測任務,以探索人類從未觸及的月球南極地區(qū)。

該任務的工程目標是驗證月面軟著陸能力及相關技術,其科學目標是通過研究月面地形、月球礦物及月球大氣成分,加深人們對月球起源和演化的了解。

“月船”2號探測任務總成本為 97.8 億盧比(8.6億人民幣),其中探測器成本為 60.3億盧比(5.3億人民幣),發(fā)射成本為 37.5 億盧比(3.3億人民幣)。2018年,印度的人均GDP僅為2000多美元,而印度航天部2019-20年度的預算僅為1247億盧比(約合人民幣124億元)?!霸麓?號”完全由印度自主研發(fā),但只花費了1.44億美元,在燒錢無數(shù)的太空競賽里,屬于相當?shù)统杀镜墓こ獭?/p>

五十年前,阿波羅登月計劃的總成本為254億美元,根據(jù)美國NGO組織行星學會(The Planetary Society)的計算,這筆錢折算成今天的美元價值,高達2600多億美元。如果登月飛船的花費仍像幾十年前那樣巨大的話,印度是無力進行月球探測工程的。所以說,印度是真省錢。

與 2008年印度首次執(zhí)行的月球探測任務相比,印度自主實施的“月船”2號探測任務更為復雜,其目標是下降與著陸技術、熱控技術、原位探測技術、月面移動技術、巡視器導航與控制技術等關鍵技術有所突破。此次著陸任務雖然失敗,但為印度后續(xù)月球、火星乃至其他天體探測技術突破積累了寶貴經驗。

印度很久以來一直想在太空占有一席之地。印度的太空計劃在60年代早期就已經開始,今天發(fā)射的“月船2號”也已經是印度第二次嘗試探測月球。2008年,印度發(fā)射了“月船1號”繞月人造衛(wèi)星,并在月球上發(fā)現(xiàn)了水分子。

莫迪曾經為印度載人航天制定了時間表,計劃在2022年首次用載人飛船將印度航天員送上太空,最終將實現(xiàn)載人登陸月球的目標,但是這個牛估計再得等很多年。

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