以色列“創(chuàng)世紀(jì)號”的失敗，讓“月球軟著陸俱樂部”的成員名單保持在三位：美國、蘇聯(lián)/俄羅斯、中國。有意思的是，這與載人航天俱樂部的名單是一致的。軟著陸難道就這樣困難嗎？的確如此。
目前為止，人類嘗試過的軟著陸對象包括地球本身、月球、火星、小行星和彗星。火星軟著陸成功的只有美國，歐洲的著陸器摔壞了。在小行星上成功著陸的只有日本，而且是連續(xù)兩次。歐洲曾經(jīng)在楚留莫夫－格拉希門克彗星上軟著陸了“菲萊”探測器，但著陸狀態(tài)并不理想，很難說算不算成功。
月球距離地球最近，人們對月球正面的觀察與勘測也更加全面。因此，在月球正面著陸看上去應(yīng)該是最容易的。那么，實際的著陸成功率是多少呢？
目前月球上的人造物體數(shù)量不少，有些是環(huán)繞月球飛行任務(wù)結(jié)束后受控撞擊月面的。為了具備可比性，我們在這里只討論著陸器進入月球軌道后的軟著陸成功概率。
不超過70%
世界上第一個打算在月球上軟著陸的探測器是蘇聯(lián)在1965年發(fā)射的月球5號，因為反推火箭失效而墜毀了。其后的月球7號、8號也試圖軟著陸而沒有成功，到1966年發(fā)射的月球9號終于取得了人類第一次月球軟著陸成功。月球9號著陸后不到4個月，美國著陸器緊隨而至，勘探者1號成功軟著陸在月球表面。到了這一年的年底，蘇聯(lián)的月球13號再次取得軟著陸成功。
60年代后半葉到70年代初，美國為了給阿波羅載人登月打前站，大規(guī)模發(fā)射各種月球著陸器。在勘探者1號之后又發(fā)射了2號至7號，其中2號和4號著陸失敗，其他成功。這些著陸器的工作揭開了阿波羅登月的序幕，阿波羅11、12、14、15、16、17號連續(xù)取得登月成功，阿波羅13號沒有進入奔月軌道，不計入本文的統(tǒng)計。
在此期間，蘇聯(lián)人也沒有閑著，月球16、17號在1970年著陸成功，月球20號在1972年著陸成功。月球18號在1971年軟著陸后失去了聯(lián)系，蘇聯(lián)科學(xué)家判斷它可能是掉進陡峭山地，摔壞了。1973年，月球21號軟著陸成功，還釋放了月球車。1974年月球23號在月球上著陸，這是一個采樣返回型號，但著陸時掉進一個坑里失去了平衡。雖然它發(fā)回了一些數(shù)據(jù)，但采樣工作失敗了。月球24號在1976年發(fā)射，成功帶回了月球巖石樣本。
至此，人類第一階段的月球軟著陸活動宣告結(jié)束。在25次成功進入環(huán)月飛行的軟著陸探測器中，有7次著陸失敗。其中蘇聯(lián)共嘗試軟著陸12次，失敗5次。美國共嘗試軟著陸13次，失敗2次。如果排除有人操縱的阿波羅飛船，美國共嘗試“勘探者”無人探測器著陸7次，失敗2次。總體來說，美蘇合計的無人探測器軟著陸成功率并不算高，只有63.5%。
從上世紀(jì)90年代開始，國際航天界恢復(fù)了對月球的探索活動。但是近30年來，無論美、歐、日、印，發(fā)射的都是環(huán)月飛行器，只有中國和以色列嘗試在月球上軟著陸。美國提出重返月球、月球商業(yè)貨運計劃和月球X大獎之后，雖然有很多機構(gòu)提出了各種理念的月球軟著陸器，但都沒有進入實際發(fā)射。在這當(dāng)中，中國的嫦娥三號和嫦娥四號都取得成功，把全球月球軟著陸的成功率提高到了66.7%，但“創(chuàng)世紀(jì)號”的失敗又把這個數(shù)字壓低到了63.6%。所以，月球軟著陸并不是那么容易的事情。
這就是“創(chuàng)世紀(jì)號”的軟著陸方案測試手段，不得不說，太草率了
SPACEIL想象的軟著陸場景
阿波羅11號的登月艙
難度在哪里
月球軟著陸為什么如此之難？這是因為從地球到月球表面，需要經(jīng)過幾個比較驚險的階段。首先是月球捕獲，需要準(zhǔn)確地計算著陸器軌道與月球軌道的交會位置，要讓探測器正好被月球吸引過去，進入環(huán)繞月球飛行的軌道。如果錯過，就要再等下個月甚至等好幾個月。月球捕獲的時候，還要精確控制著陸器速度的大小和方向，如果沖得太近，就直接撞到月球上墜毀了，連軟著陸的機會都沒有。“創(chuàng)世紀(jì)號”這次還是把這項工作完成了，應(yīng)該說成就不小。
然后是著陸。這項工作要分成幾個階段來討論。首先是著陸地點選擇，這是在著陸器發(fā)射之前就完成的工作。理論上說，如果在月球正面著陸，可以找到的月面地形參考資料是很多的。以色列和美國關(guān)系良好，完全可以找到高精度的地圖，用來精確選擇一個寬闊平坦的位置。相比之下，嫦娥四號所著陸的月球背面，世界各國都沒有足夠精確的地圖，嫦娥四號是依靠自身探測器和人工智能算法，一邊探索一邊下降，最后安全著陸的。
嫦娥四號月球探測器
當(dāng)著陸器進入月球軌道后，要通過對月球表面的觀測，找到預(yù)定的著陸地點，然后進入著陸程序。這個過程的內(nèi)容和風(fēng)險在前文中已經(jīng)進行了一定的闡述。
上述程序，哪個出了問題，都會導(dǎo)致軟著陸失敗。更何況從地球上發(fā)射火箭同樣存在風(fēng)險。歷史上有好幾個星際探測器是在發(fā)射過程中出了問題，連初始的地球軌道都沒能進入。還有的在地球軌道上出了問題，例如著名的阿波羅13號。
作者：華成
來源：《太空探索》2019年第6期
