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◢ 划重点
印度和日本探月合作始于2016年11月,日本提供运载火箭和月球漫游车、印度提供月球着陆器。
2019年印度“月船二号”飞行器向月球表面投放“维克拉姆”号着陆器失败,为合作蒙上阴影。
“维克拉姆”号失败后,双方决定改用日本在研的“智能月球着陆探测器”技术推进“月球极区探索任务”。
“月船二号”失败、双方修改合作方案后,合作关系成了日本主导,导致日本对联合探月失去热情,转而与美国NASA签订月球探索协议。
日前,多家国外媒体报道指出印度和日本合作的月球探索计划取得了有效进展。
据了解,双方的联合探月项目将在2024年前后发射。印度媒体还表示,印度空间研究组织(ISRO)将主导月球着陆器的研制,问题在于印度航天已经有这样的高水准了吗?
◢ “月球极区探索任务”的由来
印度空间研究组织和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)双方关于“月球极区探索任务”的合作始于2016年11月。
2017年12月正式签署协议,当时莫迪和安倍亲自到场祝贺。合作的基础,是双方都成功进行了绕月探测,当时日本已经实施了“月女神”任务,印度实施了月船一号任务。
而且当时印度已经在推进月船二号着陆器的研制,国际宇航界的舆论几乎一致认为,印度将是参与月球探索的下一个重要角色。
图为2017年的签约仪式
按照当时签订的协议,“月球极区探索任务”主要包括三个要素:火箭、着陆器和漫游车。其中日本方面提供一枚H3运载火箭和月球漫游车、印度方面提供月球着陆器。
◢ 为什么去月球南极?
人们眼下最关心的月球资源有两种:一种是可以用作核聚变燃料的氦3,另一种就是可以支撑载人月球基地的水。
要想开发氦3,首先要建立基地,所以找水是更加优先的任务。
根据多年来的天文观测,月球的南极和北极长期处在阴影区,无法接受阳光的照射,有希望保存着水和其他容易挥发的物质。根据1994年美国克莱门汀号探测器的研究,南极有水的概率更高。所以印度和日本把着陆点选择在了南极。
如果印度和日本能抢先在极区找到水资源,在未来的月球开发中就能得到更大的发言权。
“月球极区探索任务”的探索计划
根据设计,“月球极区探索任务”降落到月球后,将沿着一条近似于三角形的路径巡游,在四个地点进行重点勘查,整个任务持续约3个月。
可是,2019年9月7日“月船二号”飞行器向月球表面投放“维克拉姆”号着陆器失败,“月球极区探索任务”的前景岌岌可危。
更重要的是,“月船二号”的失败却证明印度空间研究组织暂不具备研制月球着陆器的基本能力,让双方的合作蒙上了一层阴影。
◢ 印度暂不具备月球着陆器研发实力
印度空间研究组织和班加罗尔的软件业一样,是印度经济的万绿丛中一点红。
印度空间研究组织和其他印度机构最大的区别,是比较实事求是,一般不会制定不现实的目标。而且说到的事情,就一定很认真地去做。
这种态度,也推动了印度成为世界七大航天国家之一。
目前,印度空间研究组织在应用卫星、运载火箭技术、星际探测等领域,都取得了具有一定价值的成果。特别是三种主力运载火箭,虽然技术水平很低,但可靠性却相当不错。近年来印度的极轨道运载火箭(PSLV)、静止轨道运载火箭(GSLV)、静止轨道运载火箭三型(GSLV MARK III)连续取得成功。
但是月球着陆这件事,的确超过了印度空间研究组织的能力范围。
印度空间研究组织设想的月球着陆过程
按照印度空间研究组织的设想,着陆器首先要绕着月球飞行,当时机成熟的时候,要启动反推发动机,把速度降低下来。这样,着陆器就在月球引力的作用下,向月球表面降低。
这是一个非常凶险的过程,必须精确地控制反向推力,让着陆器一边悬停一边缓缓降落。
而且由于燃料的不断消耗,着陆器的重量是在不断变化的,这对推力控制提出了更加严峻的挑战。
如果做个类比,就相当于要求驾驶员用时速200千米开进停车场,只有踩一脚刹车的机会停进车位。
测试中的“维克拉姆”着陆器,图中可见三个固定推力发动机
“维克拉姆”号失败以后,嫦娥四号项目副总监张熇在一次面向新闻出版界的讲座上指出,要想在月球上顺利着陆,必须拥有变推力发动机,但是印度没有这种发动机。
印度空间研究组织采用的方案是:在“维克拉姆”底部装了五台小型固定推力的发动机。先把五台发动机全开,降落到一定阶段后关掉两台,用另外三台着陆。
如果还是用汽车发动机来打比方,就相当于一辆没有油门踏板的汽车,只能用切断汽缸供油的办法来控制功率输出。
可想而知,当两台发动机忽然关机的时候,肯定会带来严重冲击,着陆器姿态失去了控制。而月球着陆是没有补救机会的,几秒钟之内,维克拉姆号就坠毁了。
◢ 抱大腿!改用日本方案
尽管项目进展不顺,但作为两国首脑背书的星际探索项目,不能简单地放弃合作,于是在“月船二号”任务失败三天后的2019年9月10日,经过讨论,双方决定改用日本正在研制的“智能月球着陆探测器”(SLIM)技术来重新推进“月球极区探索任务”。
日本宇宙航空研究开发机构官网给出的“月球极区探索任务”任务构型
SLIM是日本独自设计的第一个月球软着陆探测器项目,打算发射一个590千克的着陆器登月,并释放月球车。
日本虽然没有发射过月球着陆器,但却拥有足够的技术储备。目前,日本已经两次发射“隼鸟”小行星探测器,分别着陆探索了“系川”和“龙宫”小行星。
小行星的引力比月球小得多,因此所采用的登陆技术有所不同。但以日本的工业能力,制造一种能够安全降落在月球上的着陆器,无非是投资问题和研制周期问题罢了。
另外,日本作为一个车辆技术强国,制造一种能在月球上行驶的漫游车,难度也不会太大。
目前日本至少有两个型号的外星漫游车在研。官方漫游车瞄准的是火卫一和火卫二,打算在2024年用H-3火箭发射。另外一个就是月球漫游车,它压根就不是官方的,而是来自一家叫做“呆萌”(Dymon)的民营企业,月球车本身叫做“妖姬”(Yaoki)。“呆萌”公司表示,打算到2030年前,向月球部署超过100辆“妖姬”。
“月球极区探索任务”任务想象图,后方是着陆器,前方是月球车
◢ 被媒体炒作出来的项目?
国际航天合作有一个潜规则,就是“对等”。各方必须都能拿出一些绝活儿,才有参加合作的资格。按照“月球极区探索任务”的初期合作方案,印度和日本的确是对等合作。
然而“月船二号”失败、双方修改合作方案后,合作关系就成了日本主导,由日本提供火箭、着陆器、漫游车的技术,印度空间研究组织成了完全的技术受益方。
因此日本宇宙航空研究开发机构对这个项目的热情也一落千丈,并在2019年的9月24日,发布声明,宣布和美国NASA签订月球探索协议,参与NASA主导的载人登月计划,并且欢迎NASA参加SLIM计划和“月球极区探索任务”。
此后,日本宇宙航空研究开发机构几乎再也没有谈及过这个印日航天合作项目。
吊诡的是,6月以来的相关新闻,几乎全都来自于印度媒体的鼓噪,不排除这是印度政府为了摆脱当前疫情、经济、外交多重困境而采取的宣传策略。
发射质量和载荷质量的数据对比
按照计划,“月球极区探索任务”将在2023年后的某个时候发射。但对日本宇宙航空研究开发机构来说,发射任务还存在着很大的不确定性。
按照其官网发布的数据,这次任务要发射重6吨的载荷,但“月球极区探索任务”的重量只有350千克多。还有5吨多的运载能力要服务于其他任务。这个任务是什么,眼下还没有最后确定。但很显然,后者才是这次发射的主角。
所以,印度和印度空间研究组织只是在一个边缘化的项目中扮演了一个边缘化的角色而已,“Hindu Shining”的梦想是指望不上了。(作者:魏半城)
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