以色列飛船撞毀在月球
作者：Neel V. Patel
以色列太空公司SpaceIL的月球著陸器在上周四試圖在月球上軟著陸時墜毀，標誌著其任務的突然結束。著陸器名為Beresheet，本可以成為第一個在月球表面進行受控著陸的私人航天器。
「我們遺憾地未能成功降落，」以色列航空航天工業航天部門負責人Opher Doron在著陸嘗試的直播中如此表示。「我們是第七個繞月飛行的國家，也是第四個到達月球表面的國家。到目前為止，這仍是一項巨大的成就。「
Beresheet的引擎在下降過程中失效了，飛船離月面大約4英里，但莫名其妙地停止工作六。地球上的任務團隊設法讓發動機再次運轉，失去了與航天器的通信 - 這表明著陸器幾乎肯定會以高速撞向月球。其遺體很可能砸出來一個新的小坑。
你可能會認為讓一個小型機器人堅持著陸是小菜一碟，畢竟近半個世紀前，我們就已經把人類送到了月球。但即使擁有21世紀的技術和洞察力，登月仍然是一個難以置信的挑戰。SpaceIL的成功將比人們想像的更值得稱讚 - 相反，他們的失敗是可以理解的。
「關於月球降落的基本要點是減速，」目前位於印第安納州西拉斐特普渡大學的地球物理學家H. Jay Melosh說到。「這在月球上並不那麼容易。」當你考慮到將飛船送到那裡所需的所有能量和速度時，不難看出，當你迫使它減速到零速度時會出現多少麻煩。即使Beresheet的發動機沒有切斷，也無法保證它能夠優雅地降落。
月球從地球看起來明亮而有光澤，但它的表面實際上非常粗糙，充滿了隕石坑和巨石等地質特徵。這些危險使得航天器很難找到一塊平坦的地面來進行著陸：尼爾·阿姆斯特朗在阿波羅11號任務期間幾乎耗盡燃料尋找新的著陸點，因為他覺得原來的地方有太多的隕石坑和巨石。事實上，由於它的表面，「登月比登陸火星更具挑戰性，」Melosh說。 「在月球上真的沒有啥好地方。從統計數據來看，哪兒都是一樣的。「
一架無人飛船缺乏人類的直覺，所以阿姆斯特朗能在飛行中改變航向。我們希望控制著陸器的自主系統足夠智能，以識別月面危險並將著陸點設置在安全位置。目前尚不清楚以色列的著陸器是否擁有像中國嫦娥登月器那樣的危險避讓軟體; 根據任務的準確性，Melosh預測Beresheet沒有這個。
雖然月球較低的重力使其在下降過程中更容易減速，但下降到無氣體的月球表面就很難。當飛機降落在地球上時，我們大氣層的壓力場有助於令飛機減慢速度，而在真空中，該壓力場是不存在的。
但也許登陸月球的最大問題之一就是知道自己在何處。我們仍然缺乏精確定位準備降落的著陸器的技術。「在月球上沒有GPS，我們認為在地球上這是理所當然的，」NASA位於弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心的航空航天工程師Alicia Cianciolo說到。「我們並不確切知道自動駕駛汽車在任何特定點的位置或速度。」NASA的深空網路有助於收集有關這些信息，但這些只是估計，並且由於距離很遠而存在滯後時間。在這個距離上，錯誤可能會增加。
Melosh說，當著陸器離開軌道並進入下降時，其實正在慣性航行 - 「意思是，他們試圖通過加速作用於航天器來感知其位置，」Melosh說。「但重力不會給你任何慣性加速度。加速度計對重力場的任何變化都沒有任何響應。「安全著陸意味著你必須對月球引力場有一個很好的認識 - 這是NASA重力恢復和室內實驗室(GRAIL)在21世紀10年代早期研究出來的。
所有這些不確定性使得提高航天器的自主性的需求變得更加迫切，這就要求我們要想像並計劃可能出錯的每一件事。「缺乏想像力實際上是我們無法計劃和測試這些東西的弱點，」Cianciolo說。
她和NASA蘭利研究中心的其他人正致力於改進機載系統並減少這些任務中可能出現的錯誤，特別是通過該機構的SPLICE(安全和精確著陸 - 綜合能力演進)項目。目標是通過更好地集成所有感測器並加強數據處理，在精度和安全性方面提高航天器的自主著陸。這項工作正在進行中，但希望SPLICE最終能夠很快將自動著陸器系統推向新的高度，特別是在2024年重返月球之前。
雖然模擬已經幫助我們改進了這些系統，但最好的老師還是真實世界的經驗，無論是成功還是失敗。SpaceIL的挫折不一定是毀滅性的損失。從長遠來看，這樣的每項任務都可以更好地理解可能出現的問題，以及下一次可以採取哪些解決方案來防止災難。「出錯有時候純粹是我們缺乏想像力，而這只是學習如何以其他方式減少問題，」Cianciolo說。
本文譯自 popsci，由譯者 HW 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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