作者：唐睿 來(lái)源 ：印度空間研究組織官網(wǎng)站
當(dāng)?shù)貢r(shí)間2019年7月22日下午2時(shí)43分，印度月球探測(cè)器“月船2號(hào)”搭乘印度地球同步衛(wèi)星運(yùn)載火箭GSLV MkIII在印度斯里赫里戈達(dá)島的薩迪什·達(dá)萬(wàn)航天中心順利發(fā)射升空，開(kāi)啟了印度的第二次探月之旅。
1. 建造背景：“太空爭(zhēng)霸”
航天是一個(gè)國(guó)家科技和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的綜合體現(xiàn)。自20世紀(jì)六十年代以來(lái)，美、蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)在航天上爆發(fā)了前所未有的“太空爭(zhēng)霸”。印度作為南亞大陸的新興發(fā)展中大國(guó)，對(duì)通過(guò)航天的發(fā)展提升大國(guó)形象有著很深的認(rèn)同感。同為亞洲發(fā)展中大國(guó)，中國(guó)在2003年實(shí)現(xiàn)了載人宇宙飛船飛行。自2007年“嫦娥一號(hào)”繞月飛行后，中國(guó)又開(kāi)始了以“繞、落、回”為三步走的無(wú)人探月計(jì)劃。在不久的將來(lái)，中國(guó)很可能派遣宇航員登陸月球，這對(duì)于提升國(guó)家形象有極大的幫助。因此，印度也在21世紀(jì)開(kāi)始之后大力發(fā)展航天技術(shù)。“月船1號(hào)”和“月船2號(hào)”就是在這樣的背景之下誕生。
2. “月船1號(hào)”
印度于2008年發(fā)射了首個(gè)無(wú)人探月器——“月船1號(hào)”。“月船1號(hào)”準(zhǔn)確進(jìn)入繞月軌道，其搭載的儀器對(duì)月球的表面和內(nèi)部進(jìn)行了大量勘測(cè)，并發(fā)回了大量數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)：月球上存在固態(tài)水。2009年8月底，“月船1號(hào)”因內(nèi)部?jī)x器過(guò)熱而發(fā)生了故障，與地面失去了聯(lián)系。雖然任務(wù)被迫終止了，但是“月船1號(hào)”基本實(shí)現(xiàn)了印度的發(fā)射目的。為了將來(lái)印度載人登月奠定基礎(chǔ)，印度航天機(jī)構(gòu)決定實(shí)施月面的“軟著陸”，即發(fā)射一個(gè)帶有月球車的小型著陸器降落在月球表面。
3. “月船2號(hào)”
“月船2號(hào)”是印度科研人員正在研制的新型無(wú)人月球探測(cè)器。該項(xiàng)目總耗資約1.2億美元，探測(cè)器重達(dá)3840千克，包括繞月軌道飛行器、著陸器和月球車3個(gè)模塊，并攜帶10多個(gè)各類研究裝置。其中月球降落艙將由俄羅斯航天機(jī)構(gòu)提供，登月機(jī)器人則由印俄雙方聯(lián)合研制。“月船2號(hào)”上許多科學(xué)儀器都由印度獨(dú)立研制。
4. GSLV MkIII
GSLV Mk-III重640噸，高44米，是印度空間研究組織研發(fā)的一種一次性固液混合型三級(jí)火箭，也是迄今為止印度最自主研發(fā)的發(fā)射能力最強(qiáng)大的地球同步衛(wèi)星運(yùn)載火箭，可向地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）發(fā)射4噸級(jí)衛(wèi)星，或向低地球軌道（LEO）發(fā)射10噸級(jí)衛(wèi)星。GSLV Mk-III包括兩個(gè)捆綁式S200固體火箭助推器，一個(gè)L100液態(tài)火箭和一個(gè)C25上面級(jí)火箭。
“月船2號(hào)”的發(fā)射是一個(gè)非常艱難的過(guò)程，最初擬于2011年發(fā)射已經(jīng)數(shù)次被推遲。2018年4月18日，印度空間研究組織宣布推遲原定于當(dāng)月的發(fā)射計(jì)劃推遲至下半年發(fā)射。之后印方又將發(fā)射時(shí)間改為2018年10月或11月。印度空間研究組織隨后又在未公布具體原因的情況下，將發(fā)射計(jì)劃推遲至2019年7月。7月15日，執(zhí)行“月船2號(hào)”發(fā)射任務(wù)的GSLV MkIII運(yùn)載火箭在點(diǎn)火前56分鐘出現(xiàn)故障，導(dǎo)致發(fā)射任務(wù)被推遲到7月22日下午。
7月22日當(dāng)天的成功發(fā)射讓印度媒體如釋重負(fù)。不過(guò)，此次發(fā)射只是本次探月任務(wù)的一個(gè)開(kāi)端，預(yù)計(jì)著陸器將在9月6日前后著陸月球南極表面。由于印度沒(méi)有推力足夠大的火箭將“月船2號(hào)”直接送入月球軌道。印度選擇了一條利用地球自身引力的軌道，這將有助于將該月球探測(cè)器“扔”向月球。
據(jù)BBC報(bào)道，印度空間研究組織主席西旺表示，一旦著陸器被釋放，它將會(huì)經(jīng)歷15分鐘的“艱難過(guò)程”。因?yàn)樵旅嬷懯且豁?xiàng)自主控制任務(wù)，外界無(wú)能為力，成敗取決于相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。一旦出現(xiàn)閃失，著陸器可能會(huì)墜毀在月球表面。今年早些時(shí)候，以色列的月球探測(cè)器就在最后降落階段由于發(fā)生故障而墜毀。
“月船2號(hào)”主要由軌道器、著陸器與月球車構(gòu)成。①軌道器重2379千克，發(fā)電能力為1000瓦，在發(fā)射時(shí)，能夠與位于印度拜阿拉魯?shù)摹坝《壬羁站W(wǎng)絡(luò)”（IDSN）中心以及著陸器進(jìn)行通信。軌道器將在100x100千米的月球極地軌道上運(yùn)行，工作壽命為一年。②著陸器名為“維克拉姆”（Vikram，以“印度太空計(jì)劃”之父維克拉姆·A·薩拉拜（Vikram A Sarabhai）命名），重1471千克，發(fā)電能力為650瓦，用于在月球上進(jìn)行軟著陸，可與“印度深空網(wǎng)絡(luò)”、軌道器以及月球車進(jìn)行通信，工作壽命為14天。③月球車名為“Pragyan”重27千克，發(fā)電能力為50瓦，是一種基于人工智能的6輪機(jī)器人車，可行駛長(zhǎng)達(dá)500米，并依靠其太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力來(lái)運(yùn)行，只能與著陸器通信。
1. 任務(wù)計(jì)劃
目前，“月船2號(hào)”正在地球軌道上運(yùn)行，其近地點(diǎn)為169.7千米，遠(yuǎn)地點(diǎn)為45475千米。“月船2號(hào)”將進(jìn)入橢圓形170 x 39120 千米的地球停泊軌道（EPO），隨后將進(jìn)行一系列軌道機(jī)動(dòng)以提升其軌道高度并逐步進(jìn)入月球轉(zhuǎn)移軌道。在離開(kāi)地球軌道進(jìn)入月球軌道范圍后，“月船2號(hào)”推進(jìn)器將減慢其速度以達(dá)到月球的捕獲速度。此后，“月船2號(hào)”將進(jìn)行一系列軌道機(jī)動(dòng)以進(jìn)入100x100千米的月球軌道運(yùn)行為登陸月球做準(zhǔn)備。在著陸當(dāng)天，著陸器與軌道器分離，并進(jìn)入100x30千米的月球軌道，然后執(zhí)行一系列復(fù)雜的操縱，包括粗略制動(dòng)和精細(xì)制動(dòng)。在著陸之前，著陸器將對(duì)月球表面的著陸區(qū)域進(jìn)行成像，用以尋找安全且無(wú)危險(xiǎn)的著陸點(diǎn)。著陸器 “維克拉姆”最終將于2019年9月7日在月球南極區(qū)域著陸。隨后，月球車將離開(kāi)著陸器在月球表面進(jìn)行為期14天的月球探測(cè)實(shí)驗(yàn)。軌道器將繼續(xù)在100x100千米的月球軌道上執(zhí)行為期一年的遙感觀測(cè)軌道實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
2. 任務(wù)目標(biāo)
“月船2號(hào)”的任務(wù)目標(biāo)與“月船1號(hào)”不同，印度的第二次探月任務(wù)將利用印度近十年的科學(xué)研究與工程開(kāi)發(fā)，探索月球的一個(gè)完全未開(kāi)發(fā)的區(qū)域：月球南極地區(qū)。該任務(wù)將通過(guò)詳細(xì)的地形學(xué)研究、全面的礦物學(xué)分析以及月球表面的許多其他實(shí)驗(yàn)（如收集水冰、巖石和土壤等數(shù)據(jù)），更好地了解月球的起源和演化。此外，“月船2號(hào)”還將探索“月船1號(hào)”所做的發(fā)現(xiàn)，例如月球上水分子的存在以及具有獨(dú)特化學(xué)成分的新巖石類型。
“月船2號(hào)”攜帶了10多種有效載荷，其中包括：①“月船2號(hào)”大面積軟X射線光譜儀，主要用于探索月球的元素構(gòu)成；②成像紅外光譜儀，主要用于礦物學(xué)繪圖和水冰確認(rèn)；③L與S波段合成孔徑雷達(dá)，主要用于月球極地繪圖和地下水冰確認(rèn)；④軌道器高分辨率相機(jī)，主要用于高分辨地形繪圖；⑤“錢德拉表面熱物理實(shí)驗(yàn)” (ChaSTE)裝置，主要用于測(cè)試月球的導(dǎo)熱系數(shù)和溫度梯度；⑥阿爾法粒子X(jué)射線光譜儀與激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀，主要用于著陸地點(diǎn)附近的原位元素分析和豐度測(cè)量。
此次“月船2號(hào)”的成功發(fā)射對(duì)印度具有里程碑式意義，開(kāi)啟了印度走向月球探索之旅的大門。由于探月任務(wù)載荷數(shù)量有限，總體上看，此次任務(wù)的政治意義大于科學(xué)意義。
如果“月船2號(hào)”探月任務(wù)全部進(jìn)展順利，將有望幫助印度在航天領(lǐng)域創(chuàng)造3個(gè)“第一”和1個(gè)“第四”：①印度將成為航天史上第一個(gè)在月球南極地區(qū)實(shí)現(xiàn)著陸器軟著陸的國(guó)家；②印度首次嘗試?yán)帽緡?guó)技術(shù)使探測(cè)器在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸；③印度首次使用本國(guó)技術(shù)探索月球地形；④印度將成為繼美國(guó)、中國(guó)和俄羅斯后第四個(gè)在月球表面實(shí)現(xiàn)探測(cè)器軟著陸的國(guó)家。此外，這次發(fā)射也標(biāo)志著GSLV Mk III運(yùn)載火箭的首次任務(wù)飛行。
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