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印度月船2號致命缺陷公開!發動機是硬傷,嫦娥四號1台抵5台

進入21世紀以來截至今年4月11日以前,人類航天器軟著陸月球成功率首次達到了100%,這是因為中國嫦娥三號、四號雙雙告捷。然而,100%成功率卻最終止步於以色列的創世紀號登月器,該探測器在距離月面約10公里處發動機出現故障,最終撞毀於月面。

在中國能行我也能行的精神鼓舞下,越來越多的國家想在月球上一展拳腳。上個月22日印度重達3.8噸的月船-2號探測器在GSLV-mak3運載火箭助力下進入遠地點4.5萬公里地球軌道,目前該探測器正在一圈一圈繞著地球飛行,為的是獲得更高軌道速度,從而切入月球軌道,這主要是因為火箭運力不足,無法將其直接送入地月轉移軌道。

然而真正的考驗將是最晚於9月7日到來的月面軟著陸環節,21世紀以前美蘇月面軟著陸成功率僅為51%,著陸器性能的優劣可以直接決定探測器的生死

由於月球環境的氣動影響幾乎為零,所以探測器完全依賴反推動力實現軟著陸,這就要求反推發動機必須具備推力調節能力,否則探測器根本降不下去,最終會以硬著陸方式砸在月面上。

最近隨著月船-2號高清照片陸續公開,該探測器的一個致命弱點也得以曝光。通過公開信息和照片觀察可知,月船-2號反推主動力由5個800N液體燃料發動機組成

因為印度至今沒能攻克變推力發動機技術,所以推力調節只能靠逐步減少發動機工作台數來實現,這種反推技術誕生於半個多世紀前,發動機組合數量的增長也進一步降低了反推動力的可靠性。

相較於月船-2號的5台800N反推發動機,嫦娥三號、四號直接使用1台7500N變推力發動機,該發動機具備大流量深度推力調節能力,不僅能執行月面軟著陸任務,在探測器地月轉移軌道飛行期間還承擔地月轉移、近月制動、環月飛行等一系列變軌任務,是集多種能力於一身的新型登月動力。

鑒於7500N變推力發動機在兩次登月任務中的出色表現,該型發動機也已經應用於我國明年發射的火星著陸器。

月船-2號是由軌道器、著陸器、月球車三大組件構成的月球探測器,在地月轉移軌道段主要由重量超過60%的軌道器負責,它裝滿了變軌所需的2噸燃料。月船-2號著陸器與嫦娥三號、四號相比體積雖略小,但其實相差不大,那為什麼它們的月球車是如此微小袖珍呢?

因為月船-2號著陸器存在推力不足隱患,要知道即便是5台800N發動機推力總和也遠弱於嫦娥四號7500N變推力發動機。此時往往需要延長發動機工作時間,來維持軌道,著陸器大部分重量其實都是被燃料佔據,所以月球車的重量就被嚴格限制住了。

加上印度對袖珍月球車的宇宙環境適應力信心不足,因此選擇內置方式搭載月球車,進一步限制了車體尺寸。

與之對比,嫦娥四號在7500N發動機加持下動力充沛,同時對玉兔二號月球車有充分的宇宙環境適應力自信,因此不需要內置,而是直接外掛於著陸器頂部,騰出來的空間可以搭載更多大型科學載荷。

有人說25公斤的印度月球車由於空間限制能搭載的科學載荷十分有限,人家就是為了月球飆車而來,其速度為1厘米/秒。140公斤的玉兔二號表示,要比飆車,咱速度是它的5倍。

在阿波羅載人登月50周年之際,美國NASA也正在全力推進旨在載人重返月球的「阿爾忒彌斯登月計劃」,他們要在2024年發射一艘登月飛船,將兩名宇航員送上月球南極區域,並在那裡待上7天。

即便是成功將12名宇航員送上月球的美國也絲毫不敢懈怠,因為畢竟已經有將近半個世紀沒有實施過月面軟著陸任務。為了恢復技術成熟度,NASA將在正式實施載人重返月球計劃之前發射三艘小型無人登月探測器,由宇宙機器人、直覺機器、超越軌道三家商業航天公司研製三款著陸器分別將23件有效載荷送上月球表面。

中國嫦娥三號、四號兩艘登月飛船之所以能夠實現100%登月成功率,除了因為有7500N變推力發動機加持,更重要的原因在於一系列創新技術的應用

以嫦娥四號為例,探測器在距離月面15公里處進入動力下降段,此後將經歷接近段、懸停段、避障段、緩速下降段四大避障環節。此時著陸器制導導航與控制系統開始工作,這套系統主要由自主導航慣性測量單元、激光測距、微波測距、微波測速、光學成像、激光三維成像等一系列敏感器組成,加上圖像數據處理計算機、水平機動推力器綜合而成。

這是國際首次實現基於機器視覺的軟著陸自主避障,最值得稱道的是在距離月面70至100米最危險的下降懸停自主避障段發揮作用的激光三維成像敏感器,該設備達到了國際領先水平

最危險的降落環節在21世紀創新技術加持下變得更加可靠安全,這就是嫦娥三號、四號為人類拓展活動空間做出的最新工程貢獻。而月船-2號僅配備了避障相機與高度計、速度計,著陸可靠性與嫦娥系列登月飛船相比完全不是一個段位。

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