印度的月船三號(hào)運(yùn)氣爆棚,在經(jīng)歷了軌道高度偏低,屢次不被人看好的情況下,卻終于在8月5日到達(dá)了月球附近,并且通過(guò)近月點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火降低了速度,成功被月球捕獲,進(jìn)入了環(huán)月軌道。 按照印度人的網(wǎng)格,走到這一步就能算“成功了60%”了。當(dāng)然,月船三號(hào)面臨的最大挑戰(zhàn)是軟著陸,能夠成功就連印度自己也沒(méi)多大的底,畢竟月船二號(hào)在最后關(guān)頭撞月的往事還歷歷在目。 不過(guò)雖然已經(jīng)到了月球,月船三號(hào)離著陸還遠(yuǎn)得很,它著陸月面的時(shí)間預(yù)計(jì)是8月23~24日,也就是說(shuō)要在環(huán)月軌道上繞差不多18天的圈,就像在地球上繞了半個(gè)多月一樣。為啥月船三號(hào)總喜歡當(dāng)“釘子戶(hù)”呢? 當(dāng)然是自身能力不行,被迫選擇了“慢工出細(xì)活”。發(fā)射月船三號(hào)的LVM3火箭(GSLV-MK3火箭的拉皮版)非常虛胖,發(fā)射重量高達(dá)640噸,卻不能直接將飛船送往月球,只能將其送到類(lèi)似于地球同步轉(zhuǎn)移軌道的停泊軌道上,然后月船三號(hào)就得靠自己。它得用推進(jìn)艙的發(fā)動(dòng)機(jī)不斷點(diǎn)火,一次一次的提高軌道高度,直到進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。 這種方式倒不是印度的專(zhuān)利,我國(guó)2007年發(fā)射的嫦娥一號(hào)探測(cè)器當(dāng)年也是這樣做的。但三年后的嫦娥二號(hào),就已經(jīng)是由火箭直接送上地月轉(zhuǎn)移軌道。之后的嫦娥三號(hào)、四號(hào),乃至重達(dá)8噸左右的嫦娥五號(hào),也都是直接奔月,根本用不著像月船三號(hào)那樣要六次變軌才能去月球。 發(fā)射嫦娥五號(hào)的是我國(guó)著名的大火箭長(zhǎng)征五號(hào),運(yùn)載能力當(dāng)然是印度LVM3所不能匹敵的。就算不提長(zhǎng)征五號(hào),LVM3甚至也比不上發(fā)射嫦娥三號(hào)、四號(hào)的長(zhǎng)征三號(hào)乙增強(qiáng)型,后者可以把3.9噸左右的探測(cè)器直送月球,而發(fā)射重量卻只有459噸,這上哪兒說(shuō)理去? 由于火箭的能力本來(lái)就不行,再加上這一枚火箭尤其不行,打的軌道高度很低,只有138km×36306公里,未達(dá)到預(yù)期,特別是近地點(diǎn)只比卡門(mén)線(xiàn)高38公里,存在墜入大氣層的風(fēng)險(xiǎn),因此月船三號(hào)想要奔月一度被認(rèn)為任重道遠(yuǎn)。而它的推進(jìn)艙發(fā)動(dòng)機(jī)恰恰也屬于拖后腿的,推力只有440N,還只有一臺(tái),比著陸器配備的800N發(fā)動(dòng)機(jī)還要小。 于是月船三號(hào)只能靠這臺(tái)小小的發(fā)動(dòng)機(jī),一次次地點(diǎn)火,一點(diǎn)點(diǎn)兒地提高近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)高度。由于初始軌道受火箭的拖累比較低,在歷次變軌后的高度都比不上幾年前的月船二號(hào),以至于不少人認(rèn)為它“藥丸”。 這里出現(xiàn)了一個(gè)小細(xì)節(jié):在印度空間研究組織ISRO的所有宣傳圖片中,月船三號(hào)奔月都顯示只需要五次變軌,但最終還是靠六次變軌才插入地月轉(zhuǎn)移軌道,最后一次的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間還比較長(zhǎng),看來(lái)是拼盡全力了。 為什么ISRO的圖片里一直說(shuō)五次,實(shí)際卻需要六次呢?如果按印度人的說(shuō)法,一切都“在計(jì)劃中”。但很可能一開(kāi)始就是打算五次變軌的,但由于初始軌道高度實(shí)在太低,五次變軌實(shí)在是不夠,所以又“按計(jì)劃”增加了一次,當(dāng)然也需要耗費(fèi)更多的燃料。 好在月船三號(hào)的推進(jìn)艙不像月船二號(hào)那樣帶了很多科學(xué)儀器,它為了確保登月成功,幾乎拋棄了所有的科研載荷,只保留了一臺(tái)象征性的儀器,省出來(lái)的重量全部裝了燃料。憑借這些富余的燃料,再加上一點(diǎn)兒運(yùn)氣的因素,月船三號(hào)在經(jīng)過(guò)六次變軌后,終于將遠(yuǎn)地點(diǎn)提升到了369328公里,總算是能和月球相遇了。 很多人不理解為什么36萬(wàn)多公里的高度也能奔月,要知道月球距離地球有38萬(wàn)公里呀?其實(shí)38萬(wàn)公里是平均半徑,實(shí)際上月球在近地點(diǎn)與地球的距離確實(shí)只有36.33萬(wàn)公里左右,所以月船三號(hào)這個(gè)軌道設(shè)計(jì)確實(shí)是可以的。但其它國(guó)家的地月轉(zhuǎn)移都要打到40萬(wàn)公里高度,相比之下印度這個(gè)36.93萬(wàn)公里的設(shè)計(jì)應(yīng)該還是為了省燃料。 當(dāng)月船三號(hào)到了月球附近之后,它要進(jìn)行關(guān)鍵性的近月制動(dòng),通過(guò)減速來(lái)進(jìn)入環(huán)月軌道,依靠的還是那臺(tái)440N發(fā)動(dòng)機(jī)。由于推力太小,月船三號(hào)需要讓發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的工作,而且還只能進(jìn)入一個(gè)遠(yuǎn)月點(diǎn)高達(dá)1~2萬(wàn)公里的大橢圓軌道,然后再繼續(xù)一點(diǎn)點(diǎn)兒降低遠(yuǎn)月點(diǎn),經(jīng)過(guò)多次制動(dòng)之后,才能到達(dá)100km×100km的圓形軌道。 這又能看出印度不如中國(guó)的地方了。我國(guó)的嫦娥三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)都配備了7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī),這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不僅用于近月制動(dòng),還用來(lái)進(jìn)行軟著陸,一機(jī)多用,大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于7500N發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大,是印度發(fā)動(dòng)機(jī)的十幾倍,所以一次近月制動(dòng)就能直接進(jìn)入100km×100km圓形環(huán)月軌道,根本不用像月船三號(hào)那樣當(dāng)18天的釘子戶(hù)。 不過(guò)月船三號(hào)這次的燃料看來(lái)的確帶了不少,在完成近月制動(dòng)之后,再進(jìn)行幾次降軌應(yīng)該是足夠的,進(jìn)入100km圓形軌道應(yīng)該只是時(shí)間問(wèn)題,只不過(guò)這個(gè)時(shí)間有點(diǎn)兒長(zhǎng)。然后推進(jìn)艙的使命就基本完成了,可以與著陸器脫離了。 但接下來(lái)月船三號(hào)才會(huì)正面遇到探月最大的難關(guān):軟著陸!著陸器將下降到30km×100km的軌道,然后通過(guò)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)反推減速,直至最終落月。4年前的月船二號(hào)就栽在了軟著陸上,在距離月面2.1公里高度上姿態(tài)失控,發(fā)生了翻滾,找不著北了,結(jié)果軟著陸變成了硬著陸,直接摔成了碎片。這就是著名的“成功了95%”的由來(lái)。 月船三號(hào)與月船二號(hào)相比大同小異,雖然說(shuō)增加了燃料,加強(qiáng)了著陸腿,改進(jìn)了軟件,還增加了激光測(cè)速儀等等,但那都是小打小鬧,真正起關(guān)鍵作用的硬件:變推力發(fā)動(dòng)機(jī),月船三號(hào)還是用的和月船二號(hào)一樣,是800N的,數(shù)量還減少了一臺(tái),只有4臺(tái)。 而這4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的總推力還不如我國(guó)一臺(tái)7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī),更不要說(shuō)后7500N發(fā)動(dòng)機(jī)的推力變化范圍高達(dá)20%~100%,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于印度的800N發(fā)動(dòng)機(jī)。想靠這4臺(tái)孱弱的800N發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟著陸,希望并不是沒(méi)有,但變數(shù)就比較大了。 由于推力太小,月船三號(hào)只能在30km高度就開(kāi)始減速,才能有足夠的時(shí)間把速度降下來(lái),而得益于7500N發(fā)動(dòng)機(jī)的大推力,我國(guó)嫦三、嫦四卻能夠在15km高度才開(kāi)始落月,精度更好,成功更高。 而除了發(fā)動(dòng)機(jī)之外,印度還存在著隱性的劣勢(shì),那就是測(cè)控能力。月球距離地球平均都有38萬(wàn)公里,信號(hào)傳輸都會(huì)有1秒多的延遲,這個(gè)距離給航天測(cè)控帶來(lái)了極大的困難,遠(yuǎn)比發(fā)射衛(wèi)星要難得多。 當(dāng)初月船二號(hào)在下降到2.1公里高度后,著陸器的速度出現(xiàn)了偏差,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)發(fā)出一系列復(fù)位命令,甚至直接把正在工作的發(fā)動(dòng)機(jī)給關(guān)了,并且阻止了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng),最終導(dǎo)致了“硬著陸”。 這充分說(shuō)明月球軟著陸遠(yuǎn)沒(méi)有想象得那么簡(jiǎn)單,要不然這么多年來(lái)也不會(huì)只有美國(guó)、蘇聯(lián)和中國(guó)實(shí)現(xiàn)了軟著陸,而印度、以色列和日本都失敗了。在這么遠(yuǎn)的距離上進(jìn)行復(fù)雜的軟著陸,對(duì)測(cè)控的要求很高,否則空有火箭和飛船,到了月球之后收不到信號(hào),那什么都白瞎了。 而印度恰恰在測(cè)控方面存在短板,它只在班加羅爾一個(gè)地方建有深空站,也不像我國(guó)那樣擁有“遠(yuǎn)望”系列海上測(cè)控船隊(duì),對(duì)于探月來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以印度的探月行動(dòng)離不開(kāi)美國(guó)NASA和歐空局ESA的幫助,需要?jiǎng)e人為它提供測(cè)控支持,數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)一道手才能收到。 這種往好里說(shuō)是朋友比較多,大家都來(lái)幫一把,往壞了說(shuō)就是缺乏自主能力,受制于人。如果在著陸的關(guān)鍵時(shí)刻,合作方出了哪怕一點(diǎn)點(diǎn)兒?jiǎn)栴},印度人就只能干瞪眼了?,F(xiàn)在距離月船三號(hào)的著陸大考還有很多天,印度人還有大量的時(shí)間來(lái)贊美月船三號(hào),而最終它能不能不再是“95%成功”,讓我們拭目以待吧。 |
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來(lái)自: 朝_五_晚_九 > 《世界航天與宇宙探索》