登月任务失败：为什么登月这么难？

ispace 着陆器的着陆失败凸显了登月带来的挑战，尤其是对私营公司而言。

中国嫦娥四号任务于 2019 年首次登陆月球背面。图片来源：Xinhua/Alamy

由总部位于东京的 ispace 公司建造的 M1 航天器勇敢地成为第一个登陆月球的私人航天器。相反，在 4 月 25 日，它成为一长串月球任务中的最新一项，但未能成功，显然是坠毁在月球表面。为什么安全着陆月球如此困难？第一家私营公司何时才能成功？

只有三个实体成功地在月球上软着陆——中国、苏联和美国政府资助的太空机构。自 1970 年代以来，只有中国在第一次尝试时就做到了。

“让登月如此困难的原因在于需要考虑的变量数量众多，”位于马里兰州格林贝尔特的 Honeybee Robotics 空间系统主管 Stephen Indyk 说。例如，与地球相比，月球的引力较小，大气层很少，灰尘很多。

为了成功着陆，工程师需要预测航天器将如何与这种环境相互作用——并花钱测试可能出现的问题。“需要进行测试、测试和更多测试，以在尽可能多的场景中证明着陆系统的有效性，”Indyk 说。“即便如此，也没有什么是可以保证的。”


壮观的失败
ispace 是第二家尝试登月的私人公司。2019 年，以色列公司 SpaceIL 的一次尝试也以迫降告终。

Indyk 说，商业公司在登月过程中遇到挑战并不奇怪。在 1960 年代，当美国和苏联竞相登陆那里时，他们击毁了一个又一个航天器，直到 1966 年各自成功。

政府航天机构能够从每次着陆尝试中学习。Indyk 说，相比之下，今天，私营公司有望重复这些成功，而无需政府资源，也无需从许多失败和成功的任务中吸取教训。“对于一家私营企业来说，要想在第一次尝试中就做对，要求很高。”

2013年，中国的嫦娥三号任务首次成功登陆月球。中国还实现了首次月球背面着陆，并带回了月球岩石样本。但就印度而言，它在 2019 年的登月尝试中坠毁了；它将在今年晚些时候再试一次。

早期挑战
在距地球约 384,000 公里的月球上执行任务比将卫星送入近地轨道更具挑战性——而且失败可能会在早期发生，即使对于不打算着陆的任务也是如此。这发生在 NASA 的月球手电筒任务中，这是一个于 12 月发射的小型航天器，本应绘制月球冰的地图。它的推进系统在发射后不久就发生故障，可能使其无法到达可以进行预期科学研究的轨道。

即使着陆器到达月球附近，它仍然必须在没有全球定位卫星引导的情况下导航到月球表面，而且几乎没有大气层可以帮助它减速。一旦进入关键的最后几公里，它的软件就必须快速、自主地处理任何最后一刻的挑战，比如它的传感器可能会被废气羽流从表面扬起的大量灰尘弄糊涂。

2019 年的两次着陆失败都可能源于这些最后时刻的软件和传感器问题。早期迹象表明，本周的 ispace 失败可能是由于着陆器在着陆前用完推进剂造成的。

商业登月热潮
ispace 坠毁事件提高了一系列其他计划登陆月球的商业任务的门槛，其中包括到今年年底由 NASA 部分资助的多达三个任务。这些着陆器是商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划的一部分，在该计划中，私营公司旨在建造着陆器，并将来自 NASA 和其他客户的有效载荷运送到月球表面。

其中一个着陆器由位于宾夕法尼亚州匹兹堡的 Astrobotic 公司建造，预计将于 5 月初起飞，但火箭准备工作的延迟意味着发射可能至少会推迟几个月。这可能意味着得克萨斯州休斯顿 Intuitive Machines 的月球着陆器将率先发射，最早可能在 6 月。

这些公司在尝试实现首次成功的私人登月时将参考其他公司的经验。“水涨船高，”马萨诸塞州剑桥 Draper 公司从事 CLPS 项目的工程师艾伦·坎贝尔 (Alan Campbell) 在 ispace 失败前的本周一次月球会议上说。“如果我们能够从商业或 NASA CLPS 任务中吸取教训并将其应用到其他领域——那绝对是我们应该做的事情。”

我希望我国能有人能登上月球。

慕星 发表于 2023-5-7 00:43
壮观的失败，你的帖子才是真正的壮观。

有问题可以反馈哦，这里是电脑端不清楚手机端的布局。该文转自NASA，机翻