美國如何重返月球,登月為何如此艱難？
日本ispace公司4月26日宣布，該公司計(jì)劃當(dāng)日凌晨登陸月球表面的登月艙在著陸后失聯(lián)。全球首次民企登月計(jì)劃宣告失敗。2019年，以色列太空登陸組織（SpaceIL）和印度空間研究組織也分別目睹了其探測器“創(chuàng)世紀(jì)”號和“維克拉姆”在月球表面墜毀。
這些登月失敗事件提醒人們，盡管半個世紀(jì)前“阿波羅”任務(wù)時期人類曾數(shù)次登上月球，但登月仍然是個艱巨的任務(wù)，對私營公司來說尤其如此。英國《自然》網(wǎng)站在近日的報(bào)道中分析了為什么安全著陸月球如此困難。
登月如此艱難
ispace公司研發(fā)的月球著陸器“白兔-R”寬約2.6米、高約2.3米、重約340公斤。根據(jù)原計(jì)劃，這艘距離月球表面約100公里的登月艙將花1小時進(jìn)行噴氣減速，并于4月26日凌晨1時40分左右在阿特拉斯隕石坑附近的“冰?！敝?。
4月26日凌晨兩點(diǎn)多，ispace首席執(zhí)行官袴田武史表示，登月艙在著陸前還維持著通信，但在著陸后陷入失聯(lián)狀態(tài)。
ispace在一份聲明中表示：“我們得出的結(jié)論是，月球著陸器很有可能在月球表面進(jìn)行了一次硬著陸。”該公司的工程師們正在努力了解這次失敗的原因。
太空探索是如此艱難！這是“維克拉姆”月球著陸器在試圖登陸月球南極時失聯(lián)所得出的結(jié)論。在世界各國的航天機(jī)構(gòu)和公司進(jìn)行的30次軟著陸嘗試中，超過1/3都失敗了。
目前，只有美國、俄羅斯和中國政府資助的航天機(jī)構(gòu)成功地讓著陸器安全降落在距離地球約40萬公里的月球上。而且，只有中國第一次登月就取得了成功：2013年，中國首次嘗試執(zhí)行嫦娥三號任務(wù)，成功登月。中國還首次在月球背面著陸，并帶回了月球巖石樣本。
美國蜜蜂機(jī)器人公司空間系統(tǒng)主管史蒂芬·因迪克指出，商業(yè)公司在登月任務(wù)中“折戟沉沙”并不奇怪。20世紀(jì)60年代，也有多艘探測器在月球上墜毀，直到1966年才有探測器成功登月。對于私營企業(yè)來說，“一擊即中”是很高的要求。
變量太多
因迪克解釋說，登月之所以如此艱難，是因?yàn)樾枰紤]的變量太多了。例如，與地球相比，月球的引力更小，大氣層很稀薄，塵埃也很多。
為讓航天器成功著陸，工程師們需要預(yù)測航天器將如何與月球上復(fù)雜多變的環(huán)境相互作用，并對可能出現(xiàn)的各種問題開展測試，以在盡可能多的場景中證明著陸系統(tǒng)的性能。但即便如此，也無法保證成功。
《自然》的分析指出，將探測器送上月球，比將衛(wèi)星送入近地軌道要困難得多，而且任務(wù)進(jìn)行之初可能就會出現(xiàn)問題。如美國國家航空航天局（NASA）的“月球手電筒”去年12月發(fā)射升空，本應(yīng)繪制月球冰層地圖，但發(fā)射后不久，其推進(jìn)系統(tǒng)就出現(xiàn)了故障，可能使它無法到達(dá)預(yù)定軌道。NASA不得不將其任務(wù)從繞月飛行降格為月球飛掠。
即使著陸器到達(dá)月球附近，它必須在沒有全球定位衛(wèi)星制導(dǎo)的情況下導(dǎo)航到月球表面，而且月球上也幾乎沒有大氣層助其減速。另外，一旦進(jìn)入關(guān)鍵的最后幾公里，著陸器上的軟件就必須快速、自主地應(yīng)對任何挑戰(zhàn)，幾乎不允許有任何差錯。2019年的兩次月球著陸失敗可能都源于軟件和傳感器在最后時刻出了問題?！兑陨袝r報(bào)》指出，“創(chuàng)世紀(jì)”號月球探測器發(fā)生事故的原因可能是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備故障導(dǎo)致引擎徹底不工作?！熬S克拉姆”失敗的一個原因也可能是通信故障，因?yàn)榈孛媸窃凇熬S克拉姆”離月球表面僅2公里的時候與它失聯(lián)的。初步跡象表明，ispace的故障可能是由著陸器在著陸前耗盡推進(jìn)劑引起的。
屢敗屢戰(zhàn)
ispace首次登月失敗并未阻擋私營企業(yè)的步伐。袴田武史發(fā)誓要再次嘗試。他表示，盡管此次登月沒有成功，但他們依然認(rèn)為這次任務(wù)十分重要，因?yàn)楂@得了大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。該公司正在準(zhǔn)備兩項(xiàng)新任務(wù)，試圖在月球上著陸，本次挫折不會改變這一點(diǎn)。
另外還有多艘探測器排隊(duì)登月，其中有3架著陸器獲得了NASA的資助。這些著陸器是商業(yè)月球有效載荷服務(wù)（CLPS）計(jì)劃的一部分，在該計(jì)劃中，私營公司的目標(biāo)是建造著陸器，并將NASA和其他客戶的有效載荷送到月球表面。
其中一架著陸器由Astrobotic公司建造，原計(jì)劃于5月初起飛，但火箭準(zhǔn)備工作的延遲意味著發(fā)射可能至少會推遲幾個月。而直覺機(jī)器公司的月球著陸器最早可能在6月發(fā)射。
CLPS項(xiàng)目工程師阿蘭·坎貝爾在一次月球會議上表示，這些公司在競相成為首個成功登月的私營企業(yè)，在此過程中將借鑒其他公司的經(jīng)驗(yàn)。人們應(yīng)從私營登月或CLPS任務(wù)中不斷學(xué)習(xí)，并將其應(yīng)用于所有任務(wù)。
印度想要成為第四個成功在月球表面軟著陸的國家，而且是要在其他國家都未涉足過的地點(diǎn)著陸。盡管印度空間研究組織仍在努力試圖恢復(fù)與“維克拉姆”的聯(lián)系（從月球軌道上已經(jīng)找到了“維克拉姆”的蹤跡），但遺憾的著陸結(jié)果似乎痛苦地復(fù)制了今年早些時候的一個局面，當(dāng)時以色列民間機(jī)構(gòu)發(fā)射的“創(chuàng)世紀(jì)”號月球探測器也在月球上墜毀。
報(bào)道稱，這些都提醒人們，盡管半個世紀(jì)前“阿波羅”任務(wù)時期人類曾數(shù)次登上月球，但這仍然是個艱巨的任務(wù)。太空記者莉薩·格羅斯曼在推特中說，在世界各國的航天機(jī)構(gòu)和公司進(jìn)行的30次軟著陸嘗試中，超過三分之一都失敗了。
美國國家航空航天局蘭利研究中心的航天工程師艾麗西亞·德懷爾·錢喬洛說，很多失敗的嘗試都并非因?yàn)槟硞€特定的事件。她說，為了在月球上著陸，“很多程序必須要嚴(yán)格按照順序進(jìn)行”，“一旦其中有一個環(huán)節(jié)出錯，麻煩就開始了”。
首先要進(jìn)入月球軌道，這并非小事?！鞍⒉_”任務(wù)的土星5號運(yùn)載火箭攜帶了足夠的推進(jìn)劑，用了三天的時間就把宇航員送上月球。而為了節(jié)省燃料成本，印度空間研究組織最近的“月船2號”任務(wù)選擇了更迂回曲折的路線，用了一個多月才抵達(dá)月球。
進(jìn)入軌道后，“月船2號”靠美國國家航空航天局的“深空網(wǎng)絡(luò)”與地球保持聯(lián)系，“深空網(wǎng)絡(luò)”在地球不同地點(diǎn)有三處設(shè)施，這些設(shè)施都有不間斷工作的拋物面反射器，與遙遠(yuǎn)太空中的無人探測器保持聯(lián)系。通信故障可能是“維克拉姆”失敗的一個原因，因?yàn)榈孛媸窃凇熬S克拉姆”離月球表面僅2公里的時候與它失去聯(lián)系的。
當(dāng)探測器以類似導(dǎo)彈的速度飛向著陸點(diǎn)時，幾乎不允許有任何差錯。據(jù)《以色列時報(bào)》報(bào)道說，“創(chuàng)世紀(jì)”號月球探測器4月11日發(fā)生事故的原因可能是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備故障導(dǎo)致引擎徹底不工作。
在地球上，工程師可以依賴GPS來幫助引導(dǎo)無人駕駛交通工具，但其他天體上并沒有相應(yīng)的系統(tǒng)。德懷爾·錢喬洛說：“當(dāng)你在真空環(huán)境下要從高速飛行轉(zhuǎn)為低速時，你幾乎沒有信息可以依靠，因此不管你是誰，你要做什么，那都是非常艱難的?！?/p>
報(bào)道稱，幾乎所有失敗的登月任務(wù)都是無人的，這也許說明，當(dāng)出現(xiàn)問題時，有人進(jìn)行處置是有用的。在“阿波羅”時期，人眼和反應(yīng)能力幫助實(shí)現(xiàn)了成功的著陸。現(xiàn)在眾所周知的是，在發(fā)現(xiàn)原定著陸點(diǎn)有巖石后，尼爾·阿姆斯特朗駕駛“阿波羅11號”著陸器尋找到了一處更安全的著陸地。
不過德懷爾·錢喬洛說，鑒于那時的宇航員都有試飛員背景，他們都期望自己能有一定的控制。她說，“而現(xiàn)在我們更加能接受自動化”，工程師們希望未來的人類探索者能依靠自動化系統(tǒng)更安全地往返月球。
美國重返月球?yàn)楹稳绱死щy？
如今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，美國如果想重返月球，按理來說應(yīng)該是比之前的“阿波羅計(jì)劃”更加順利的。
在2004年，當(dāng)時的美國總統(tǒng)就制定了一個計(jì)劃，試圖重新回到月球，并且還計(jì)劃在月球上建立美國自己的基地。但是如今都已經(jīng)2023年了，這個本應(yīng)在2020年就實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)卻可以說連影子都沒見著。
而如今看到我國在航空航天事業(yè)上的猛烈發(fā)展勢頭，美國又首次提出了新的計(jì)劃，名叫“阿爾忒彌斯”。這個計(jì)劃的目標(biāo)看似宏大，目標(biāo)是趕超中國，更早一步登上月球，但是事實(shí)上，“阿爾忒彌斯”計(jì)劃多次宣布推遲發(fā)射時間，命運(yùn)多舛。所以到底先上去的會是中國人嗎？美國又為何在重返月球之路上如此艱難呢？
美國重返月球之所以如此困難，其實(shí)這就需要見仁見智，看大家從哪個角度來看待了。首先對于“阿爾忒彌斯”計(jì)劃多次失敗的原因，其中一個非常重要的因素就是美國操之過急，從來沒有解決“阿爾忒彌斯”計(jì)劃里SLS火箭的技術(shù)問題，而是為了提快進(jìn)度，在政治壓力下不顧科學(xué)規(guī)律而技術(shù)水平，一門心思急著發(fā)射。相比起我國在登月計(jì)劃上有條不紊的按步驟推進(jìn)，美國屢試屢敗當(dāng)然也是意料之中。
除了在技術(shù)上不過關(guān)，重返月球還需要投入高額的經(jīng)濟(jì)成本。為了完成“阿爾忒彌斯”計(jì)劃，美國甚至試圖將日本拉入自己的項(xiàng)目陣營，以期獲得他國的經(jīng)濟(jì)支持。但是只有日本一國的支持是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，NASA還需要拉到更多的盟友，才可能支撐他們的登月計(jì)劃。
