“在這勇敢的時刻，我們將會再次勇敢。”這是印度總理莫迪在“月船2號”著陸器失聯(lián)后對參與任務科學家說的一句話。
對于印度航天來說，9月7日是一個高興不起來的日子。當地時間7日凌晨2：15（北京時間7日凌晨4：45）左右，印度空間研究組織（IRSO）宣布，印度“月船2號”著陸器在距離月球表面2.1公里的時候失去了信號。這意味著印度歷史上首次月球軟著陸任務以失敗告終。
當月球軟著陸任務失敗后，網絡上的言論有鼓勵、有惋惜，也有揶揄和諷刺。那么，如何盡量客觀看待印度此次“月船2”號月球探測任務，筆者談談自己的觀點，拋磚引玉。
大火箭進步顯著
“月船2號”探測器重達3.85噸，是印度自行發(fā)射的重量最大的航天器，它使用印度自行研制的GSLV-MK3火箭發(fā)射，這是GSLV-MK3大火箭的第三次發(fā)射和首次實用業(yè)務發(fā)射。無論“月船2號”探測器成就如何，僅僅把它成功送上太空，就已經表明印度航天發(fā)展前進了一大步。
印度原有的GSLV-MK2火箭同步轉移軌道運力僅有2噸多，導致印度不少大型衛(wèi)星要用外國火箭發(fā)射，而月球探測作為提振民心士氣、彰顯國家榮譽的工程，使用外國火箭發(fā)射顯然不太合適，好在GSLV-MK3火箭及時完成研制試驗，趕上了“月船2號”探測器的發(fā)射。
GSLV-MK3火箭由兩個S-200大型固體助推器，外加L110芯一級和L25芯二級三部分組成，S-200表示固體助推器裝藥量約200噸，L110表示裝有約110噸液體推進劑，L25則是裝有約25噸液體推進劑，不過芯級的推進劑并不相同：芯一級L110是偏二甲肼和四氧化二氮的常溫推進劑，而芯二級L25是液氧液氫推進劑。GSLV-MK3火箭起飛重量640噸，具有將8噸載荷送入600公里高度近地軌道，或是4噸級的同步轉移軌道運力，它的出現讓印度火箭的運載能力幾乎翻番，L110芯一級還在印度火箭中首次使用液體發(fā)動機并聯(lián)設計，L25芯二級使用印度自行研制的20噸級CE-20液氧液氫發(fā)動機，這都是印度在航天技術的重大進步。
GSLV-MK3火箭無論是2014年底的半箭試飛，還是2017年和2018年的兩次試驗性發(fā)射都獲得成功。“月船2號”探測器原定7月15日發(fā)射，但起飛前火箭L25低溫氫氧級出現氦增壓系統(tǒng)泄漏的故障，印度航天人一周內就解決完畢并在22日發(fā)射成功，從此看出，印度航天在火箭綜合水平上的進步還是十分明顯的。
探測器物美價廉
“月船2號”探測器也有自己的過人之處，印度空間研究組織（ISRO）表示，“月船2號”任務耗資僅為97.8億盧比（約合1.42億美元），更令人震驚的是“月船2號”探測器本身只花了8700萬美元。要知道“月船2號”探測器可是非常復雜的，包括一個2379千克的軌道器，一個1471千克被命名為“維克拉姆”（Vikram）的著陸器和一個27千克名叫“智慧”（Pragyan）的月球車，三個部分各自帶了不同的探測載荷，著陸器上還有大量的傳感器用于月球軟著陸，這再次體現了印度航天花小錢辦大事的風格。
我們先看“月船2號”的軌道器，它負責從地球軌道到月球軌道的變軌，從重量上說是探測器的大頭。“月船2號”是一次軟著陸任務，最受關注的是“維克拉姆”著陸器和“智慧”月球車，其軌道器的設計也是可圈可點：它設計壽命一年，將使用地形測繪相機（TMC-2）再一次生成月球的三維影像；它還帶了SAR雷達，上次“月船1號”帶了美國的SAR雷達，發(fā)現月球極區(qū)有水，現在“月船2號”軌道器裝上國產貨，也要看個究竟；它還帶了紅外成像光譜儀以及軟X射線光譜儀，用于探測月球表面的物質成分和分布；最讓人期待的，是軌道器帶了一部高分辨率相機，號稱能達到0.32米分辨率，要知道美國的LRO探測器也只有0.5米分辨率呢，印度人探月相機做出一個世界第一，若以后對美國“阿波羅”登月艙或是中國“嫦娥三號/四號”進行拍照，這些探測器可能就有不少新照片。
“維克拉姆”著陸器的科學探測儀器沒什么亮點，但保障軟著陸的傳感器還是有一些亮點。為了保障這次軟著陸，其配備了：位置探測相機、水平速度相機、Ka波段雷達高度計、激光高度計和避障相機，可以說是落月技術的“十八般武器”樣樣具備。從蘇聯(lián)的“月球”系列到美國“阿波羅”再到中國的“嫦娥”系列著陸器，也沒有像印度安裝了如此多的降落傳感器。軌道器帶了阿爾法粒子X-射線分光儀（APXS）和激光誘導擊穿光譜儀（LIBS），專門用于分析月球表面的物質成分和豐度。印度“月船2號”探測器花這么點錢，卻能用上這么多新設備，也算是印度航天后發(fā)優(yōu)勢的一個體現。
月球軟著陸并不容易
9月7日凌晨“維克拉姆”著陸器進行動力下降和月球軟著陸，它裝有5臺800牛主發(fā)動機和8臺50牛姿控發(fā)動機，開始下降時外側的四臺800牛發(fā)動機推力全開，懸停階段開兩臺800牛發(fā)動機，最后落月只開中央的一臺800牛發(fā)動機，這是印度變推力發(fā)動機不給力的無奈之舉，可能也是印度著陸器落月失敗的禍根。
印度空間研究組織（ISRO）對“維克拉姆”著陸器的落月挑戰(zhàn)進行了直播，著陸器帶著那么多傳感器，下降過程前期相當順利，但2.1公里高度卻突然失去聯(lián)系，根據印度直播視頻上顯示的飛行軌跡，著陸器隨后偏離預定設計加速下降，這顯然是極不正常的。綜合各方信息，很可能是著陸下降過程中姿態(tài)出現問題，本該發(fā)動機斜向下工作但姿態(tài)失穩(wěn)變成發(fā)動機斜向上，于是失去信號的同時控制程序緊急關機，防止著陸器繼續(xù)加速下降。雖然著陸器隨后自動會進行調整，但高度不高也來不及完成正常落月，最終摔在月球表面。
具體來說，導致著陸器軟著陸失敗的原因可能有兩個：一是慣導硬件出問題，輸出了錯誤的姿態(tài)信息；或者軟著陸控制算法出了問題，導致姿態(tài)異常和落月失敗。今年以色列“創(chuàng)世紀”號由于慣導硬件問題導致登月失敗。印度和以色列登月失敗表明月面軟著陸技術難度還是非常高的，側面也反映中國“嫦娥三號/四號”成功登月非常難得。
結語
航天是高風險事業(yè)，失敗在所難免。失敗后找出原因并加以克服，這也是人類在茫茫宇宙中上下求索不斷取得成功的墊腳石。
雖然印度“月船2號”的登陸器軟著陸失敗，但它的軌道器仍然會在軌道上完成不少探測任務，還是能夠提高印度對月球的認識。正式啟動載人航天計劃、向火星發(fā)射探測器、探測月球……不得不承認當今的印度航天早已不是昔日的“吳下阿蒙”。
對于印度航天來說，9月7日是一個高興不起來的日子。當地時間7日凌晨2：15（北京時間7日凌晨4：45）左右，印度空間研究組織（IRSO）宣布，印度“月船2號”著陸器在距離月球表面2.1公里的時候失去了信號。這意味著印度歷史上首次月球軟著陸任務以失敗告終。
當月球軟著陸任務失敗后，網絡上的言論有鼓勵、有惋惜，也有揶揄和諷刺。那么，如何盡量客觀看待印度此次“月船2”號月球探測任務，筆者談談自己的觀點，拋磚引玉。
大火箭進步顯著
“月船2號”探測器重達3.85噸，是印度自行發(fā)射的重量最大的航天器，它使用印度自行研制的GSLV-MK3火箭發(fā)射，這是GSLV-MK3大火箭的第三次發(fā)射和首次實用業(yè)務發(fā)射。無論“月船2號”探測器成就如何，僅僅把它成功送上太空，就已經表明印度航天發(fā)展前進了一大步。
印度原有的GSLV-MK2火箭同步轉移軌道運力僅有2噸多，導致印度不少大型衛(wèi)星要用外國火箭發(fā)射，而月球探測作為提振民心士氣、彰顯國家榮譽的工程，使用外國火箭發(fā)射顯然不太合適，好在GSLV-MK3火箭及時完成研制試驗，趕上了“月船2號”探測器的發(fā)射。
GSLV-MK3火箭由兩個S-200大型固體助推器，外加L110芯一級和L25芯二級三部分組成，S-200表示固體助推器裝藥量約200噸，L110表示裝有約110噸液體推進劑，L25則是裝有約25噸液體推進劑，不過芯級的推進劑并不相同：芯一級L110是偏二甲肼和四氧化二氮的常溫推進劑，而芯二級L25是液氧液氫推進劑。GSLV-MK3火箭起飛重量640噸，具有將8噸載荷送入600公里高度近地軌道，或是4噸級的同步轉移軌道運力，它的出現讓印度火箭的運載能力幾乎翻番，L110芯一級還在印度火箭中首次使用液體發(fā)動機并聯(lián)設計，L25芯二級使用印度自行研制的20噸級CE-20液氧液氫發(fā)動機，這都是印度在航天技術的重大進步。
GSLV-MK3火箭無論是2014年底的半箭試飛，還是2017年和2018年的兩次試驗性發(fā)射都獲得成功。“月船2號”探測器原定7月15日發(fā)射，但起飛前火箭L25低溫氫氧級出現氦增壓系統(tǒng)泄漏的故障，印度航天人一周內就解決完畢并在22日發(fā)射成功，從此看出，印度航天在火箭綜合水平上的進步還是十分明顯的。
探測器物美價廉
“月船2號”探測器也有自己的過人之處，印度空間研究組織（ISRO）表示，“月船2號”任務耗資僅為97.8億盧比（約合1.42億美元），更令人震驚的是“月船2號”探測器本身只花了8700萬美元。要知道“月船2號”探測器可是非常復雜的，包括一個2379千克的軌道器，一個1471千克被命名為“維克拉姆”（Vikram）的著陸器和一個27千克名叫“智慧”（Pragyan）的月球車，三個部分各自帶了不同的探測載荷，著陸器上還有大量的傳感器用于月球軟著陸，這再次體現了印度航天花小錢辦大事的風格。
我們先看“月船2號”的軌道器，它負責從地球軌道到月球軌道的變軌，從重量上說是探測器的大頭。“月船2號”是一次軟著陸任務，最受關注的是“維克拉姆”著陸器和“智慧”月球車，其軌道器的設計也是可圈可點：它設計壽命一年，將使用地形測繪相機（TMC-2）再一次生成月球的三維影像；它還帶了SAR雷達，上次“月船1號”帶了美國的SAR雷達，發(fā)現月球極區(qū)有水，現在“月船2號”軌道器裝上國產貨，也要看個究竟；它還帶了紅外成像光譜儀以及軟X射線光譜儀，用于探測月球表面的物質成分和分布；最讓人期待的，是軌道器帶了一部高分辨率相機，號稱能達到0.32米分辨率，要知道美國的LRO探測器也只有0.5米分辨率呢，印度人探月相機做出一個世界第一，若以后對美國“阿波羅”登月艙或是中國“嫦娥三號/四號”進行拍照，這些探測器可能就有不少新照片。
“維克拉姆”著陸器的科學探測儀器沒什么亮點，但保障軟著陸的傳感器還是有一些亮點。為了保障這次軟著陸，其配備了：位置探測相機、水平速度相機、Ka波段雷達高度計、激光高度計和避障相機，可以說是落月技術的“十八般武器”樣樣具備。從蘇聯(lián)的“月球”系列到美國“阿波羅”再到中國的“嫦娥”系列著陸器，也沒有像印度安裝了如此多的降落傳感器。軌道器帶了阿爾法粒子X-射線分光儀（APXS）和激光誘導擊穿光譜儀（LIBS），專門用于分析月球表面的物質成分和豐度。印度“月船2號”探測器花這么點錢，卻能用上這么多新設備，也算是印度航天后發(fā)優(yōu)勢的一個體現。
月球軟著陸并不容易
9月7日凌晨“維克拉姆”著陸器進行動力下降和月球軟著陸，它裝有5臺800牛主發(fā)動機和8臺50牛姿控發(fā)動機，開始下降時外側的四臺800牛發(fā)動機推力全開，懸停階段開兩臺800牛發(fā)動機，最后落月只開中央的一臺800牛發(fā)動機，這是印度變推力發(fā)動機不給力的無奈之舉，可能也是印度著陸器落月失敗的禍根。
印度空間研究組織（ISRO）對“維克拉姆”著陸器的落月挑戰(zhàn)進行了直播，著陸器帶著那么多傳感器，下降過程前期相當順利，但2.1公里高度卻突然失去聯(lián)系，根據印度直播視頻上顯示的飛行軌跡，著陸器隨后偏離預定設計加速下降，這顯然是極不正常的。綜合各方信息，很可能是著陸下降過程中姿態(tài)出現問題，本該發(fā)動機斜向下工作但姿態(tài)失穩(wěn)變成發(fā)動機斜向上，于是失去信號的同時控制程序緊急關機，防止著陸器繼續(xù)加速下降。雖然著陸器隨后自動會進行調整，但高度不高也來不及完成正常落月，最終摔在月球表面。
具體來說，導致著陸器軟著陸失敗的原因可能有兩個：一是慣導硬件出問題，輸出了錯誤的姿態(tài)信息；或者軟著陸控制算法出了問題，導致姿態(tài)異常和落月失敗。今年以色列“創(chuàng)世紀”號由于慣導硬件問題導致登月失敗。印度和以色列登月失敗表明月面軟著陸技術難度還是非常高的，側面也反映中國“嫦娥三號/四號”成功登月非常難得。
結語
航天是高風險事業(yè)，失敗在所難免。失敗后找出原因并加以克服，這也是人類在茫茫宇宙中上下求索不斷取得成功的墊腳石。
雖然印度“月船2號”的登陸器軟著陸失敗，但它的軌道器仍然會在軌道上完成不少探測任務，還是能夠提高印度對月球的認識。正式啟動載人航天計劃、向火星發(fā)射探測器、探測月球……不得不承認當今的印度航天早已不是昔日的“吳下阿蒙”。
