進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),中國(guó)的嫦娥探月工程先后實(shí)施了包括嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)、嫦娥三號(hào)、嫦娥五號(hào)T1、鵲橋中繼星、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)總計(jì)7次月球探測(cè)器任務(wù),包括3次登月與1 次月球采樣返回,載人航天工程與探月工程在月球表面的大會(huì)師,也將是我們?cè)谖磥?lái)8年內(nèi)要做的事。
盡管中國(guó)嫦娥探月工程的穩(wěn)步實(shí)施,讓登月這件事看上去并不困難,然而反觀2022年全球推出的各項(xiàng)登月計(jì)劃,其實(shí)施成果或許才能真正顯示出,登月其實(shí)絕非易事。
放眼全球,除中國(guó)以外,已有半個(gè)世紀(jì)沒有國(guó)家實(shí)施過(guò)月球軟著陸任務(wù)。這意味著,服務(wù)月球登陸探測(cè)的整個(gè)體系架構(gòu)需要從頭再來(lái),包括人才團(tuán)隊(duì)、產(chǎn)業(yè)鏈、測(cè)試系統(tǒng)、支持保障系統(tǒng),等等。即便拋開這些斷檔因素,半個(gè)世紀(jì)前的登月技術(shù),已經(jīng)無(wú)法滿足今時(shí)今日的需求。
半個(gè)世紀(jì)前的無(wú)人登月著陸器皆為“盲降”,也就是預(yù)先選定一大塊平坦的著陸區(qū),然后讓著陸器根據(jù)計(jì)算好的彈道,“閉著眼睛”落下去,能不能成功全憑概率,或者說(shuō)是運(yùn)氣。只有阿波羅登月計(jì)劃引入了宇航員的控制作用。比如執(zhí)行首次載人登月任務(wù)的阿波羅11號(hào),如果不是宇航員在最后時(shí)刻接管了鷹號(hào)登月艙,那么登月行動(dòng),就必然會(huì)因?yàn)樽蚕颦h(huán)形山而功虧一簣。
直至21世紀(jì)初期的嫦娥三號(hào),人類才得以終結(jié)無(wú)人探測(cè)器盲降月球的歷史。近幾年,也不乏其他探測(cè)器嘗試月面軟著陸任務(wù),比如以色列的創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器、印度的月船2號(hào)著陸器,結(jié)果都以失敗告終。
正因?yàn)槿绱?,美?guó)航空航天局(NASA)主管科學(xué)任務(wù)的澤布琛提醒參與“月表商業(yè)有效載荷交付服務(wù)”(Commercial LunarPayload Services,簡(jiǎn)寫為CLPS,主要負(fù)責(zé)和NASA 的承包商簽訂月球任務(wù)中著陸器/ 飛行器、月球車、運(yùn)輸火箭等的商業(yè)合約)的公司,要對(duì)登月的難度與風(fēng)險(xiǎn)有清醒的認(rèn)知,而他本人也做好了失敗的準(zhǔn)備。他說(shuō),雖然希望“射門”都能打到門框范圍內(nèi),但并不指望每次射門都進(jìn)球。
2022年年初,世界上先后有6個(gè)探測(cè)器項(xiàng)目預(yù)定了登陸月球的目標(biāo)—游隼任務(wù)-1(美國(guó))、直覺機(jī)器任務(wù)-1(美國(guó))、白兔-R 任務(wù)-1(日本)、探月智能著陸器SLIM(日本)、月船3號(hào)(印度)、月球25號(hào)(俄羅斯)。其中,近半數(shù)都服務(wù)于阿爾忒彌斯計(jì)劃。時(shí)值年末,這6個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)進(jìn)展如何?我們能從中看到什么?中國(guó)又將對(duì)群雄逐鹿的月球作何反應(yīng)?
阿爾忒彌斯計(jì)劃是一個(gè)由美國(guó)政府資助的載人航天項(xiàng)目, 于2017年宣布推出。其目標(biāo)是在2024年前將宇航員平安送往月球并返回,同時(shí)建立常態(tài)化駐留機(jī)制, 為未來(lái)的火星載人登陸任務(wù)鋪就道路, 是美國(guó)鞏固航天領(lǐng)先地位、維持國(guó)家影響力、實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的重大項(xiàng)目。
阿爾忒彌斯計(jì)劃由美國(guó)航空航天局主導(dǎo),多家美國(guó)商業(yè)航天公司及國(guó)際合作伙伴參與其中,包括歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、加拿大國(guó)家航天局、意大利航天局、澳大利亞國(guó)家航天局、英國(guó)航天局、阿聯(lián)酋航天局等。阿爾忒彌斯計(jì)劃作為美國(guó)繼阿波羅計(jì)劃之后的又一項(xiàng)月球探測(cè)工程,規(guī)模龐大,任務(wù)密集, 計(jì)劃在2030年前進(jìn)行11次發(fā)射任務(wù),2024年實(shí)現(xiàn)月球南極載人登陸,2 028年前實(shí)現(xiàn)宇航員在月持續(xù)生存。
截至2022年12月,加入《阿爾忒彌斯協(xié)定》的成員國(guó)有23個(gè)。
2022年11月16日,美國(guó)新一代重型運(yùn)載火箭SLS(Space Launch System,簡(jiǎn)寫為SLS,又名“太空發(fā)射系統(tǒng)”)從肯尼迪航天中心首次成功發(fā)射,將獵戶座載人飛船送往月球軌道。這次任務(wù)是阿爾忒彌斯計(jì)劃的首次試飛任務(wù)。
游隼任務(wù)-1(美國(guó))
游隼著陸器由美國(guó)的天體機(jī)器人公司AstroboticTechnology負(fù)責(zé)研制,該著陸器承接了NASA“月表商業(yè)有效載荷交付服務(wù)”的第一份商業(yè)運(yùn)輸合同,在該計(jì)劃框架內(nèi)的任務(wù)編號(hào)是“CLPS-1”。
游隼著陸器發(fā)射質(zhì)量1.285噸(包含0.45噸推進(jìn)劑),首次任務(wù)搭載14臺(tái)有效載荷(包括11臺(tái)NASA 的有效載荷和3臺(tái)其他商業(yè)伙伴的有效載荷),有效載荷總重90公斤,著陸下降發(fā)動(dòng)機(jī)是5臺(tái)ISE-100發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)推力660牛左右,總推力3300牛,推力相當(dāng)于嫦娥系列著陸器使用的7500牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的一半。
游隼著陸器無(wú)定點(diǎn)著陸能力,著陸誤差24×6公里。由于沒有配置類似同位素核熱源的輔助熱控設(shè)備,游隼著陸器著陸后并不能像嫦娥系列著陸器那樣超長(zhǎng)待機(jī),只能在月面生存不超過(guò)14天。
游隼任務(wù)-1的著陸點(diǎn)在月球正面東北方向的死湖。這里有大片開闊平原,為不具有定點(diǎn)著陸能力的游隼著陸器提供了相對(duì)安全的著陸區(qū),降低了登月任務(wù)的難度。且人類此前探測(cè)器均未到訪此地,有實(shí)地考察的科學(xué)價(jià)值。
游隼任務(wù)-1原計(jì)劃于2021年發(fā)射,由于商業(yè)航天公司美國(guó)聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(United Launch? Alliance,簡(jiǎn)寫為ULA)的火神-半人馬座火箭首飛推遲,導(dǎo)致任務(wù)進(jìn)度不得不放緩。目前,最新計(jì)劃是2023年第一季度發(fā)射,不過(guò)作為新火箭,出現(xiàn)種種問題推遲到第二季度也是有可能的。
直覺機(jī)器任務(wù)-1(美國(guó))
美國(guó)的月球探測(cè)公司直覺機(jī)器(Intuitive Machines,簡(jiǎn)寫為IM)于3年前簽訂了NASA“月表商業(yè)有效載荷交付服務(wù)”的第二份合同,任務(wù)編號(hào)“CLPS-2”,將使用Nova-C(即新星-C)著陸器承運(yùn)多個(gè)有效載荷至月球正面。
新星-C 著陸器發(fā)射質(zhì)量1.9噸,攜帶9臺(tái)有效載荷,有效載荷總重約100公斤,反推發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)4000牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī),推進(jìn)劑是液氧甲烷。
直覺機(jī)器任務(wù)-1(即IM-1)預(yù)選著陸區(qū)在月球正面北半球的澄海與危海之間,預(yù)選著陸區(qū)直徑約200米。因新星-C 著陸器具有定點(diǎn)落月能力,這一著陸區(qū)相較于游隼任務(wù)-1的預(yù)選著陸區(qū),范圍要小得多。
直覺機(jī)器任務(wù)-1原定于2022年12月由獵鷹9號(hào)火箭在卡納維拉爾角發(fā)射升空,器箭分離后探測(cè)器將進(jìn)入到一條近地點(diǎn)185公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)6萬(wàn)公里的大橢圓軌道,之后由探測(cè)器自主進(jìn)行跨月轉(zhuǎn)移。也就是說(shuō),在此次發(fā)射任務(wù)中,該探測(cè)器并不能像嫦娥系列著陸器那樣直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。目前該計(jì)劃已推遲至2023年一季度發(fā)射。
此時(shí),距離阿波羅17號(hào)登月已經(jīng)過(guò)去了整整50年,直覺機(jī)器任務(wù)-1也許將成為時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)之后,美國(guó)再次恢復(fù)月球表面軟著陸能力的首個(gè)任務(wù)。
白兔-R 任務(wù)-1(日本)
白兔-R(Hakuto-R)任務(wù)-1是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(Japan Aerospace Exploration? Agency,簡(jiǎn)寫為JAXA)的商業(yè)月球探測(cè)計(jì)劃內(nèi)任務(wù),白兔-R 著陸器由日本私營(yíng)太空創(chuàng)業(yè)公司iSpace 承擔(dān)主要的研發(fā)任務(wù),其名稱中的“白兔”是基于嫦娥奔月故事的日本版本中的兔子。
白兔-R 某種程度上可以看作是多國(guó)合作的產(chǎn)物,該探測(cè)器原計(jì)劃2021年發(fā)射,由于研制過(guò)程中遭遇了一系列棘手難題,遂將發(fā)射日期調(diào)整至2022年第四季度。
2022年12月11日,白兔-R 探測(cè)器搭載美國(guó)SpaceX公司的獵鷹9號(hào)火箭在卡納維拉爾角發(fā)射升空。按計(jì)劃,將在2023年4月嘗試在月球表面著陸,登陸地點(diǎn)是月球正面北半球東北方向的夢(mèng)湖。這片月海地勢(shì)平坦,便于安全著陸,表明此著陸器尚不能適應(yīng)復(fù)雜月面地形的軟著陸任務(wù)。白兔-R 著陸器無(wú)月夜生存能力,月面活動(dòng)時(shí)間約14個(gè)地球日。
此任務(wù)成功后,iSpace公司將成為日本首個(gè)發(fā)射探測(cè)器登陸月球的民間企業(yè),而日本也將成為全球第4個(gè)掌握月面軟著陸能力的國(guó)家。
探月智能著陸器SLIM(日本)
作為繼月亮女神號(hào)繞月衛(wèi)星之后, 時(shí)隔15年, 由日本國(guó)家主導(dǎo)的登月任務(wù)——探月智能著陸器(Smart Lander for Investigating Moon,簡(jiǎn)寫為SLIM),原計(jì)劃于2022年發(fā)射,成為日本第一個(gè)實(shí)現(xiàn)月面軟著陸的探測(cè)器,但是由于部分科學(xué)探測(cè)載荷研制推遲,導(dǎo)致發(fā)射計(jì)劃推遲至2023年,意味著其任務(wù)進(jìn)度將落后于該國(guó)商業(yè)航天公司iSpace的白兔-R 任務(wù)-1。
探月智能著陸器的體量比白兔-R著陸器小,但它所承擔(dān)的任務(wù)更為艱巨,那就是基于地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)落月,這也是該項(xiàng)目進(jìn)度之所以落后于白兔-R 的原因。
地外天體探測(cè)的初期任務(wù)通常以攻克工程難題為主,比如嫦娥探月工程的“繞、落、回”。日本的探月智能著陸器也是如此,其肩負(fù)的首要任務(wù)就是攻克基于地形相對(duì)導(dǎo)航的定點(diǎn)落月技術(shù),而科學(xué)探測(cè)任務(wù)并不多,因此也沒有配置同位素核熱源,不具備月夜生存能力。該探測(cè)器的設(shè)計(jì)壽命也是1個(gè)月晝,14個(gè)地球日左右,這主要也是受限于整體預(yù)算太少的原因。
月球-25號(hào)(俄羅斯)
月球-25號(hào)是俄羅斯的第一個(gè)月球探測(cè)器,原計(jì)劃2022年9月發(fā)射,如果一切順利,這也將是時(shí)隔46年之后繼月球-24號(hào),月球系列探測(cè)器重出江湖的時(shí)刻。然而事與愿違,由于多普勒速度和測(cè)距儀被發(fā)現(xiàn)不符合技術(shù)規(guī)范的精度要求,因此發(fā)射至少推遲到2023年7月。
月球-25號(hào)是一款高價(jià)值月球探測(cè)器。在2022年各國(guó)計(jì)劃發(fā)射的一系列登月探測(cè)器中,月球-25號(hào)是唯一配置同位素核熱源的,意味著它將具備月夜生存能力,可以長(zhǎng)久地在月球工作。同時(shí),月球-25號(hào)也是原計(jì)劃2022年發(fā)射的一系列登月探測(cè)器中,預(yù)選著陸區(qū)緯度最高的。也就是說(shuō),它最接近月球極區(qū),而這里正是當(dāng)前各國(guó)登月探測(cè)項(xiàng)目都十分感興趣的地方,有很高的科學(xué)價(jià)值。當(dāng)然,月球極區(qū)的著陸難度也不小。
月球-25號(hào)由著名的“拉沃契金設(shè)計(jì)局”抓總研制,發(fā)射質(zhì)量1.75噸,此規(guī)模雖然不及嫦娥三號(hào)、四號(hào),但也已經(jīng)超越了前文所述的各型登月探測(cè)器。該探測(cè)器計(jì)劃由聯(lián)盟2.1b 火箭+ 微風(fēng)M 上面級(jí)在東方航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。
選擇的主著陸區(qū)是月球正面的博古斯拉夫斯基隕石坑,備選著陸區(qū)是曼齊尼隕石坑,備選著陸區(qū)的緯度相比主著陸區(qū)更低,難度稍小一些。雖然主著陸區(qū)靠近月球南極極區(qū),但那里還不是嚴(yán)格意義上的月球極區(qū)。制約月球-25號(hào)向更高緯度挺近的原因是沒有中繼衛(wèi)星,如果進(jìn)入月球極區(qū),那么探測(cè)器在多數(shù)情況下將面臨無(wú)法與地球通信的問題。
探測(cè)器配置有2臺(tái)588牛下降發(fā)動(dòng)機(jī),以及4700牛的軌跡校正與近月制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),姿控發(fā)動(dòng)機(jī)有5.8牛、49牛兩個(gè)型號(hào)。月球-25號(hào)主發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法兼容近月制動(dòng)與月面軟著陸任務(wù),與之相比,9年前嫦娥三號(hào)應(yīng)用的7500牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)則是從近月制動(dòng)到著陸月面打滿全場(chǎng)。
月船3號(hào)(印度)
由于印度沒有布局全球的深空測(cè)控通信系統(tǒng), 所以對(duì)外部的依賴性要高得多。就在2022年上半年,印度空間研究組織與NASA 簽署了一項(xiàng)測(cè)控保障協(xié)議,以使用后者的深空網(wǎng)絡(luò)(DeepSpace Network,簡(jiǎn)寫為DSN,NASA 建立的用以支持星際任務(wù)、無(wú)線電通信,同時(shí)觀察探測(cè)太陽(yáng)系和宇宙的國(guó)際天線網(wǎng)絡(luò)) 來(lái)支持月船3號(hào)的通信,同時(shí),歐洲航天局的深空測(cè)控網(wǎng)絡(luò)將作為備份。
月船3號(hào)著陸器與3年前登月失敗的月船2號(hào)著陸器一樣,都屬于月面短期任務(wù),沒有月夜生存能力,當(dāng)太陽(yáng)落山之后,不論是著陸器還是月球車,都將停止工作。
綜上所述,2022年計(jì)劃登月的6家探測(cè)器有4家明確宣布推遲,有1家因火箭問題推遲,只有1家如期在年內(nèi)實(shí)施發(fā)射任務(wù)。除此之外,NASA的“月表商業(yè)有效載荷交付服務(wù)”的旗艦級(jí)項(xiàng)目“毒蛇號(hào)”月球車由于格里芬著陸器測(cè)試工作尚不完善,NASA要求該著陸器追加測(cè)試,因此發(fā)射日期將從2023年推遲至2024年年底。
嫦娥三號(hào)終結(jié)人類無(wú)人探測(cè)器盲降月球歷史
航天界常說(shuō),運(yùn)載火箭運(yùn)力有多大,航天舞臺(tái)就有多大,這句話在某種特定環(huán)境中是適用的,但也有例外。
比如上文列舉的這些登月探測(cè)器所屬國(guó)家,大部分都有合適的火箭,這些火箭可以提供足夠的運(yùn)力執(zhí)行相關(guān)月球軌道發(fā)射任務(wù),比如日本H-2B 火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力不低于4噸,超過(guò)了用于嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)發(fā)射的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭(3.4~3.7 8噸)。
然而現(xiàn)實(shí)并不是這樣簡(jiǎn)單,深空探測(cè)是大系統(tǒng)工程,尤其是針對(duì)月球這樣一顆地外天體的深入探測(cè),大系統(tǒng)屬性更為明顯。中國(guó)的嫦娥探月工程為人類月球探測(cè)提供了珍貴的樣本和范例。
嫦娥探月工程立項(xiàng)伊始,我們?cè)谏羁仗綔y(cè)領(lǐng)域可謂是一片空白,甚至連覆蓋月球軌道的測(cè)控能力都還沒有具備,大火箭更是還在路上。就是在這樣的條件之下,我們?nèi)匀淮_立了“繞、落、回”三步走發(fā)展戰(zhàn)略,并定下了完成一系列探測(cè)目標(biāo)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)——2020年。
嫦娥一號(hào)任務(wù)時(shí)期,我們通過(guò)全國(guó)大口徑測(cè)控天線以及天文觀測(cè)網(wǎng)的VLBI(甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù),very long baselineinterferometry,簡(jiǎn)寫為VLBI,把幾個(gè)小口徑望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合起來(lái),以達(dá)到一架大口徑望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效果)組陣,實(shí)現(xiàn)了月球軌道測(cè)控覆蓋能力。嫦娥二號(hào)作為探月二期先導(dǎo)星,進(jìn)一步驗(yàn)證了地月轉(zhuǎn)移軌道直接入軌技術(shù),同時(shí)通過(guò)降低環(huán)月軌道高度,為嫦娥三號(hào)拍攝預(yù)選著陸區(qū)高分辨率影像,還驗(yàn)證了嫦娥五號(hào)任務(wù)的相關(guān)技術(shù)。
嫦娥三號(hào)完成月球軟著陸與月面巡視工程目標(biāo)后,備份星轉(zhuǎn)正為嫦娥四號(hào),又實(shí)現(xiàn)了人類首次月球背面的軟著陸與巡視探測(cè)。嫦娥五號(hào)T1試驗(yàn)器是嫦娥五號(hào)先導(dǎo)星,驗(yàn)證了月地再入返回關(guān)鍵技術(shù),最后又在長(zhǎng)征五號(hào)大火箭運(yùn)力加持下,如期實(shí)現(xiàn)了嫦娥五號(hào)的月球采樣返回任務(wù)。嫦娥五號(hào)月球軌道無(wú)人交會(huì)對(duì)接技術(shù)的實(shí)現(xiàn),至今仍是人類地外天體探測(cè)的一個(gè)天花板。
工程頂層框架有科學(xué)統(tǒng)籌,各任務(wù)之間環(huán)環(huán)相扣,不將已知問題帶上天的嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的作風(fēng),進(jìn)一步提高了任務(wù)成功率;同時(shí)關(guān)鍵技術(shù)不斷突破,貨架式技術(shù)和產(chǎn)品日益豐富,在研制過(guò)程中充分發(fā)揮融合戰(zhàn)略的威力,盡可能調(diào)動(dòng)各類資源服務(wù)總目標(biāo),我們的深空探測(cè)能力就是這樣一天天壯大了起來(lái)。
在這一基礎(chǔ)上,想做什么事,都更能得心應(yīng)手。比如充分繼承探月工程技術(shù),一步實(shí)現(xiàn)火星“繞、著、巡”任務(wù)的天問一號(hào)探測(cè)器。接下來(lái),我們還會(huì)實(shí)施天問二號(hào)小行星采樣返回+ 主帶彗星環(huán)繞任務(wù)、天問三號(hào)火星采樣返回任務(wù),未來(lái)還將實(shí)施額外的小行星撞擊任務(wù)。
月球表面到達(dá)能力是月球探測(cè)的一項(xiàng)核心能力
不論月球探測(cè)風(fēng)云如何變幻,我們已經(jīng)通過(guò)嫦娥探月工程下了一步先手棋,成為人類在21世紀(jì)的探月先鋒力量。
針對(duì)各國(guó)加緊探月步伐的新事態(tài),嫦娥探月工程四期也已經(jīng)做好了準(zhǔn)備。月球表面到達(dá)能力是月球探測(cè)的一項(xiàng)核心能力,承載這一能力的關(guān)鍵裝備,就是著陸器。一款好的月球著陸器需要解決3個(gè)問題:
一是高可靠、高安全。如今,我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了嫦娥三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)共3次登月任務(wù)的三戰(zhàn)三捷,該系列著陸器的可靠性已經(jīng)得到了實(shí)際任務(wù)驗(yàn)證。尤其是嫦娥四號(hào)著陸器登陸月球背面具有復(fù)雜地形條件的馮·卡門撞擊坑,驗(yàn)證了全月面到達(dá)能力。如今,我們已具備根據(jù)探測(cè)需求任意選擇月球著陸區(qū)的到達(dá)能力。
3次登月次次成功的關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè):一個(gè)是以微波測(cè)距測(cè)速敏感器、激光測(cè)距測(cè)速敏感器、激光三維成像敏感器為支撐的,基于機(jī)器視覺理念的登月控制方案的成功應(yīng)用;第二個(gè)是7500牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的成功研制與應(yīng)用。
可以看到,本文列舉的多款他國(guó)月球著陸器都將沿著我們的這條技術(shù)路線,解決登月安全性問題;也可以看到,那些著陸器配置的月球著陸用下降發(fā)動(dòng)機(jī)的推力,皆沒有超越我們的7500牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)。
二是定點(diǎn)著陸問題。月球表面定點(diǎn)著陸是開展月球大規(guī)模探測(cè),乃至開發(fā)活動(dòng)所必須攻克的關(guān)鍵技術(shù),它可以讓多個(gè)探測(cè)器在月球表面會(huì)師,進(jìn)而形成月球基地。
人類目前尚無(wú)實(shí)施月球表面定點(diǎn)著陸的案例,獲得這項(xiàng)關(guān)鍵能力,主要有兩個(gè)技術(shù)途徑:一個(gè)是基于地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)(本文已有詳細(xì)說(shuō)明),再就是通過(guò)無(wú)線電信標(biāo)導(dǎo)航。嫦娥系列著陸器目前解決的是登月安全性問題,也就是說(shuō),著陸器可以解決登月末段的障礙物識(shí)別與機(jī)動(dòng),并自主選擇安全著陸點(diǎn),但還沒有解決指定地點(diǎn)著陸的問題。
這并不代表嫦娥系列著陸器不能具備此項(xiàng)技術(shù)能力。早在嫦娥四號(hào)任務(wù)遴選探測(cè)目標(biāo)時(shí),就有專家建議,我們可以去嫦娥三號(hào)著陸點(diǎn),展示我們的定點(diǎn)著陸能力。最終,結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、任務(wù)價(jià)值最大化等方面的綜合考慮,沒有選擇這一目標(biāo),而是選擇了月球背面。定點(diǎn)落月任務(wù)于是就安排給了嫦娥七號(hào)。也就是說(shuō),此項(xiàng)技術(shù)對(duì)我們而言,不是什么不可逾越的高峰,而是事有輕重緩急的選擇。
三是大承載。著陸器需要具備較大規(guī)模的月面著陸能力,以支持大量有效載荷的運(yùn)輸,以及載人月球探測(cè)。本文列舉的他國(guó)著陸器,著陸月面的探測(cè)器噸位都是幾百公斤,沒有超出1噸。目前,嫦娥系列著陸器的月球著陸能力是略微超出1噸。
我們將在嫦娥八號(hào)任務(wù)中驗(yàn)證大承載月面著陸技術(shù)。屆時(shí),長(zhǎng)征五號(hào)的8噸級(jí)地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力將全面聚焦月球著陸能力建設(shè),嫦娥八號(hào)探測(cè)器預(yù)計(jì)將不會(huì)攜帶軌道器,著陸器規(guī)模將大幅度超越現(xiàn)有的嫦娥系列著陸器,可以通過(guò)7500牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的多發(fā)并聯(lián)技術(shù),實(shí)現(xiàn)月球表面的大承載降落。從這里又可以看到,這款誕生于十幾年前的發(fā)動(dòng)機(jī)謀劃之長(zhǎng)遠(yuǎn)。在不遠(yuǎn)的將來(lái),它還將用于支持載人登月任務(wù)。
基于雄厚的技術(shù)能力積累,嫦娥探月工程已經(jīng)呈現(xiàn)出了人機(jī)協(xié)同探月的工程圖景。探月四期將通過(guò)嫦娥六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)3次任務(wù),建成國(guó)際月球科研站基本型。與此同時(shí),新一代載人飛船、新一代載人運(yùn)載火箭、新型載人登月模塊的研發(fā),將使我們掌握載人登月能力。這些任務(wù)還將伴隨一大批創(chuàng)新型月面探測(cè)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用,比如嫦娥七號(hào)的飛躍探測(cè)器,多款月面高機(jī)動(dòng)運(yùn)輸裝備、全天時(shí)覆蓋月球極區(qū)的中繼通信能力等。
只要把穩(wěn)目標(biāo),長(zhǎng)期發(fā)展,我們就必定會(huì)在可持續(xù)發(fā)展的道路上,實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)人類月球探測(cè),乃至深空探測(cè)的目標(biāo)。
本文內(nèi)容來(lái)自百家號(hào)“宇宙探索領(lǐng)航員”