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深度|登月第四国?印度计划明天凌晨发射“月船2号”登陆月球南极
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来源:上观新闻 作者:张全 陆依斐 2019-07-14 21:33
摘要:如果印度成功实现目标,将使它在“探月第二梯队”的地位有所上升,成为其推进航空航天能力具有里程碑意义的事件,但对于全球探月工程而言并非很大的技术突破。

随着人类首次登月50周年纪念日日益临近,满怀“探月”雄心的印度似乎准备通过“献礼”迎接这一具有重要意义的时刻——15日,印度计划发射无人探测器“月船2号”,欲实现在月球南极软着陆。成功的话,印度将成为继美国、苏联、中国之后第四个实现月面软着陆和首个将探测器送到月球南极的国家。

“‘月船2号’将勇踏别国未至之境,”印度太空研究组织(ISRO)借用电影《星际迷航》中的台词,形容此举的开拓意义。不过,航空航天专家认为,虽说印度的尝试并非没有难度,且成功的话有助提升新德里在“探月第二梯队”中的分量,但登陆技术本身并非“绝活儿”,对探月工程的贡献程度也受到诸多因素影响。相比之下,此举政治意义或许更为明显。

再次“逐月”

1969年7月20日,美国“阿波罗11”号飞船安全着陆月球,宇航员阿姆斯特朗随后在月球上首次留下人类足迹。为了纪念人类第一次登月成功,每年的7月20日成为“人类月球日”。

在这一纪念日即将到来之际,印度准备用它迄今为止最强大的发射器GSLV Mk-III火箭,将“月船2号”送上月球。发射时间定于当地时间15日凌晨2时51分(北京时间15日凌晨4时51分),地点在安得拉邦的萨蒂什达万太空中心。探测器将以逐渐升轨的方式与月球缓慢靠拢,预计在9月6日至7日抵达月球暗面的南极附近,着陆点选在两个火山口之间的高原地带。

印度媒体报道称,“月船2号”探测器在俄罗斯联邦航天局协助下研发,大部分组件均由印度自行设计及建造。这个重达3.89吨的家伙主要包含轨道飞行器、“维克拉姆”登陆器和“普拉格延”探测车。其中,轨道飞行器重2.4吨,寿命为一年。登陆器安装在轨道飞行器顶部。长达1米的探测车则由太阳能驱动,估计可运作14个地球日,最多行走500米。它会把搜集的资料通过轨道飞行器传送至地球,过程预计只需15分钟。

《印度快报》指出,“月船2号”的任务包括:第一,分析矿物、地质、绘制月球表面地图。第二,寻找太阳系早期留下的化石证据,揭示地球和太阳系起源信息。第三,做水资源可用性评估,研究氦-3的利用潜力。第四,从长远来看,为将月球打造成地球和火星之间“永久性空间站”做准备。

“月船2号”是印度的第二台月球探测器。印度此前于2008年10月首次执行环月探测,使用的是“月船1号”探测器,原计划绕月飞行2年。然而,时间还没过去一半,“月船1号”就于次年因过热出现故障,通讯全部中断,被印度当局放弃。失联8年后,“月船1号”于2017年被美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室找到,但并未恢复与地面站点的无线电联系,也没有传输数据。

不过,尽管“月船1号”“创业未半而中道崩殂”,但项目负责人当时表示,它已经完成绝大部分任务,实现绕月3400圈。2018年,美国科学家更是通过分析“月船1号”发回的数据确认月球南极存在水冰。月球南极的科学、经济和战略价值因此大幅提升。

“月船2号”探月任务耗资约1.4亿美元,印度媒体称这比一部好莱坞电影的拍摄制作费用还要低。作家兼经济评论员古沙兰·达思指出,与总体预算相比,印度第二次探月任务的成本很小,但这次探月可能会对经济产生乘数效应。

“绕”与“落”

对于“月船2号”的发射,印度媒体用好几个“第一”来宣传其技术意义和科研意义。真实情况究竟如何?

“先看这项技术,”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,“事实上其他国家的探测器也能做到在南极着陆。”换言之,印度的技术虽存在难度,但不属于“独门秘笈”。

庞之浩认为,难度首先体现在轨道设计和测控上。由于“月船2号”走的不是直达月球的“快速通道”,而是出于节省燃料考虑,采取逐渐升轨直至达到月球附近被其捕获的方式,因此保证其长距离运行时不受引力干扰、维持轨道精度是一项挑战。

其次,降落技术是一大考验。登陆器的下降轨迹必须考虑到当地重力变化。中国航空问题专家、《航空军事》主编王亚男指出,探月工程一般分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。10年前,“月船1号”连“绕”都没完全实现,而“落”的难度远大于前者——它不仅涉及环绕器和着陆器在月球轨道的共同环绕、分离,还涉及着陆器如何释放月球车,并在月球尘埃、真空、极端地表变化等恶劣环境下工作。

最后,能否保障通讯持续不断是难题。着陆点的景观特征不允许造成通讯障碍,在月球轨道运行的设备也必须完成通讯中继任务。

王亚男说,以上几点,对于“没绕成”却想“落下来”的印度而言,似乎有点压力,技术进阶节奏“过速”。在他看来,在月球南极暗面登陆的技术难度并不比在月球其它地点实现软着陆的难度要大。而中国探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星顺利进入地月拉格朗日L2点的环绕轨道,难度也要比印度的工程高出不少。“如果印度成功实现目标,将使它在‘探月第二梯队’的地位有所上升,成为其推进航空航天能力具有里程碑意义的事件,但对于全球探月工程而言并非很大的技术突破。”

庞之浩认为,印度此举政治意义大于技术意义,想通过一系列所谓“首次”提升南亚大国地位。美联社称,印度正寻求在其太空计划上迈出一大步,印度总理莫迪决心在全球舞台上展示印度的安全和技术实力。

再看科研意义。

庞之浩认为,印度之所以选择研究月球南极,在于那里发现了水冰。月球表面氦-3的潜力,价值数万亿美元。氦-3可用于未来的核反应堆,也可为未来人类建立月球“永久性空间站”并以此为跳板进行火星等深空探测提供必要的能源支持。印度的举动将提升全球对月球两极探测的关注,也会令更多国家着眼于月球两极水冰资源的利用。

此外,科研意义还取决于月球车究竟能工作多久。应该说,14个地球日的工作时间不算长,如果届时再受到一些干扰导致科研成果不显著,那么科研意义会打折扣。

“多点发力”

不过,印度的航天业实力绝对不容小觑。

印度航天工程起步于上世纪60年代,而后逐渐成长为这一领域的重要玩家。早在2007年,印度军方就表示计划建立太空司令部;2008年,印度成功发射该国首个月球探测器“月船1号”;2014年,印度向火星成功发射自主研发项目“曼加里安”号,成为第一个成功将探测器送入火星轨道的亚洲国家。

近年来,印度更是“多点发力”:2017年,印度在一次火箭发射中实现了一箭104星,数量上破了世界纪录。后来又一箭29星,主载荷是本国的电子侦察军事卫星。在发射“月船2号”之后,列入印度航天计划的还包括:2022年首次载人航天任务、2030年建立空间站、模拟太空战争演习等重磅举措。

在深空探测领域,印度也有很多在研任务:“阿迪亚-L1号”太阳探测器将在明年发射,“舒克拉亚-1号”金星探测器将在3年内发射,“曼加里安2号”将在下个窗口期前往火星……

庞之浩认为,印度航空航天工程总的来讲发展比较快。“一开始,它的路线是先发展通讯卫星和遥感卫星,之后再发展区域卫星导航系统。但最近一些年,印度有些不抓重点。为了争当亚洲航天大国,什么都在搞,探月、深空都不放过,这可能与它的经济实力不是特别匹配。”

“印度现在的想法是,每一项领域均涉足一些,但不特别精。搞不起大而专,就搞小而全。”庞之浩说,“这样一来,有些研发成果有实用价值,而有些就是为了政治目的,更多是象征性的。”

庞之浩说,印度在航天航空领域优势和劣势都比较明显。优势是,第一,作为英联邦国家,可广泛地进行国际合作。美国、日本、俄罗斯都是其合作伙伴。其次,它非常重视卫星应用,例如将卫星通信运用于远程教育与医疗等等,有良好的底子去发展其他技术。劣势在于,第一,经济能力有限,而探月、深空研究又特别“烧钱”,所以时常看到印度追求所谓“性价比”。第二,火箭是印度的后发研究项目,没有太多的创新型研发。国际空间站也以仿制为主。“在这些方面,印度必须有重大的、真正的核心技术突破才行。”

合作探“广寒”

印度飞身探“广寒”,也是当下各国纷纷将月球作为重要探测目标的一个缩影。

两个月前,美国总统特朗普刚刚发推特称,要让NASA再次伟大。他将追加16亿美元预算,帮助NASA实现2024年重返月球的目标。

作为另一个“探月第一梯队”国家,俄罗斯于去年重启了中止40余年的月球探测计划,宣布在两年内发射“月球25号”探测器,打算2030年以后实现登月。

在技术上不如美俄那么“硬”的欧洲,则是另辟蹊径,提出用3D打印建立月球基地的目标。它计划于2020年把一名航天员送上月球,这名航天员很可能是一名德国人。2024年,欧洲航天局拟在月球南极的沙克尔顿陨石坑打造一座名为“月球城”的首个月球基地,作为“国际空间站”退役之后的新太空基地,将采用3D打印、充气式生活舱等前沿技术。

日本于2017年提出一项探月计划。根据计划,日本将不会独自展开载人登月项目,而是参与美国主导的月球轨道太空港建设,并借助该太空港,于2030年左右将日本宇航员送上月球。日本还鼓励探月初创企业ISPACE等完成融资,以支持2020年中期的月球轨道飞行器发射和2021年中期的登月计划这两个探月项目。

今年1月,中国“嫦娥四号”月球探测器厚积薄发,完成人类航天史上的一项壮举——成功软着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地内冯卡门撞击坑,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

王亚男认为,与冷战时期相比,如今的探月活动观念发生根本性变化,从以往的“争名次”变为“争实效”。各国“扎堆”探月,主要还是因为月球可探索的空间、潜力很大(包括不太被研究的月球背面和两极、资源禀赋,及其作为探索深空的前哨基地的前景)。因此,各国“逐月”虽然不乏科技、军事的竞争、比拼,但更重要还是以探测月球资源为主,将科学探索和经济需求相结合,为未来月球资源开发、利用奠定基础。

从这个意义上说,各国在探月上理应开展更加开放的合作。因为每个国家资源有限,但通过把各自专长结合起来,能产生“1+1大于2”的效果。

两位专家认为,在探月方面各国各具优势:美国已经完成探月和登月,下一步就是驻月,可以说在所有玩家中具有较为全面的优势;俄罗斯军用卫星和载人航天领域依然实力强劲,但资金存在瓶颈;欧洲在科学卫星、通信卫星和深空探测领域优势明显;日本的自动控制技术绝活频出,航天业务开拓性强……鉴于目前国际合作已成为太空探索主流,如能集中全球智慧,可快速实现太空探索目标,化解技术风险,分摊经费,让各方受益。

王亚男说,回眸阿波罗计划开始之后的数次登月,可以说这些行动加在一起,也不及今天人类对月球开发力度的期望值高。各国应该选择以开放的姿态迎接合作,就像中国的“嫦娥”上将搭载德国等国的科学载荷那样,共同推动探月走向合作共赢的未来。

(编辑邮箱:ylq@jfdaily.com)

栏目主编:杨立群 文字编辑:杨立群 题图来源:IC photo 图片编辑:苏唯
题图说明:“月船二号”探测器。
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