失败!美国禁止阿联酋与中国合作:搭乘日本探测器坠入月球

据路透社4月26日报道,日本iSpace公司的月球探测器在着陆阶段失去联系,首次私人登月尝试可能已经失败,探测器很可能已经坠毁在月面。iSpace官方网站上也已经更新最新报告,确认该探测器很有可能已经硬着陆月面,任务可能已经失败!

iSpace任务,还带了阿联酋的月球车

据iSpace官网上披露的消息,这个HAKUTO-R Mission 1探测器计划于日本标准时间4月26日凌晨1点40分左右降落在月球表面,但探测器在2023年4月26日00:45:10(北京时间)信号消失,4月26日早上8点(日本标准时间8点,北京时间7点)任务控制中心宣布联系中断:

据HAKUTO-R 任务控制中心目前掌握的数据,在探测器着陆月面失去联系的最后一刻,探测器的姿态没有失控,仍然处在垂直状态,但在预定着陆返回测控数据的约定时间过后仍然没有收到着陆成功的信号。

iSpace的任务工程师们评估了HAKUTO-R Mission 1探测器的数据,认为其在任务执行失联的最后一步时剩余推进剂已经达到下限,不久后其测控数据表明下降速度增加,之后发生了通信中断,据估计很有可能是燃料耗尽坠毁月面。

不过到目前为止,HAKUTO-R任务组只是给出了一个初步结论,暂时宣布的只是一个预估可能的结果,HAKUTO-R任务组认为,此次任务设下的10个目标已经完成了9个,这是相当重大的一次成功,是私营企业探测太空领域最重要的里程碑。

iSpace是一家月球资源开发的日本企业,专门设计和建造月球着陆器和漫游车。iSpace旨在通过向月球提供高频、低成本的交通服务,将人类生活的领域延伸到太空,创造一个可持续发展的世界。

Hakuto-R Mission 1任务除了日本自家的载荷外,还搭载了阿联酋月球任务的月球着陆器与穆罕默德·本·拉希德航天中心(MBRSC) 以及Tomy和JAXA的SORA-Q可变形月球机器人合作的拉希德漫游车,所以这次任务失败,导致阿联酋的月球车也一并坠毁!

中国行我也行:日本、印度、以色列均失败

Hakuto-R任务总共包含三次任务,目前执行失败的是第一个任务,iSpace已经将其命名为白兔-R,HAKUTO任务来自Google Lunar XPRIZE的私人月球探测器大奖赛,HAKUTO是5名进入决赛圈的选手之一,2013年得到了50万美元的奖金。

这项任务的要求是竞赛者通过自制的月球探测器登陆月球后在月面移动500米,并回传数据和清晰的影像(包含图片和影片)至地球,总奖金高达三千万美元,奖金分配是:第一名2000万美元,第二名500万美元,技术奖400万美元,多样化奖100万美元。

全球有30多支队伍参加了比赛,截止2017年底时还有5支队伍,并签署了发射合约,不过一直到设定期限的2018年3月底,仍然没有一支队伍达成发射任务,因此共计三千万元奖金的得主最终从缺。

不过在2013年时关于登月探测器技术可行性的“技术奖”依然如期颁布,日本“白兔”计划获得机动性奖,奖额50万美元。

Hakuto-R任务是Google Lunar XPRIZE的私人月球探测器大奖赛中获奖的日本“白兔”计划的重启版所以Hakuto-R中的R就表示重启的意思,但目前已经失败。第二阶段的任务将于2024年进行,目标为软着陆并部署月球车进行月球表面探测和数据收集,第三阶段的任务为将客户的多个载荷部署至月球,并且打算开发月球资源。

中国行,我也行:日本步入以色列印度探测器坠毁后尘

比较有意思的是Google Lunar XPRIZE(Google月球X大奖:2007年9月13日)计划是在中国的嫦娥一号任务展开后,但在正式发射(2007年10月24日)前宣布的,其目的如何我们并不能妄猜,但对冲中国嫦娥计划的意味是比较浓的。

在嫦娥计划以前,探月成功的仅有苏联(俄罗斯)、美国和日本以及欧空局等发达国家成功落月与探月,而且在中国执行探月任务之前已经有多年未能探测月球,可以说中国的嫦娥计划立项再次开启了探月热潮。

当时中国虽然已经完成载人登上太空计划,但月球探测已经属于深空探测计划,对火箭以及深空测控技术要求很高,当时的中国并没有中继通信卫星,也没有像美国这样全球分布的深空测控站,所以国际上都是等着看中国探测器失踪的好戏。

但结果出人意料,2007年11月5日,嫦娥一号成功进入绕月轨道!不过这只是开始而已,2010年10月9日,嫦娥二号成功进入月球轨道;2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器成功着陆于雨海西北地区(“虹湾着陆区”);2019年1月3日2时26分,嫦娥四号成功着陆于月球南极南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑;2020年12月3日23时10分,嫦娥五号返回舱成功着陆于内蒙古四子王旗,带回采集于风暴洋北部的1731克月壤。

中国的嫦娥计划实在是太顺利了,全世界都惊讶于中国航天执行任务的效率以及成功率,可无论是绕月与落月,都是一次成功,并且还时隔44年再次带回了月壤,但这个异常成功的概率也让各国蠢蠢欲动,多国制定了月球着陆计划。

其中最著名的就有两家,一家是以色列在2019年2月22日发射的“创世纪”月球着陆器,但在2019年4月11日 19点23分准备着陆月面时坠毁,目前的调查结果是在距离月球表面10千米高度失去联系,以每秒130多米的速度撞击月面,探测器彻底撞毁。

另一家是2019年7月22日发射的印度“月船二号”探测器,于2019年9月7日准备软着陆月面时,在距离月面2.1km处信号丢失,2019年12月2日,美国国家航空航天局公开了月球勘测轨道飞行器拍摄到的维克拉姆号着陆器在月球表面的残骸照片,证实着陆器已经坠毁。

探月不是请客吃饭:那么到底有多难?

iSpace官方任务小组称Hakuto-R Mission 1已经完成了10项任务重的9项,虽然已经失败,但仍然属于巨大的成功,iSpace官方给出了Hakuto-R Mission 1任务的10个目标:

这英文看着碍眼,如果不习惯,还是看下面这份表格版任务步骤:

就iSpace公布的数据来看,任务确实只有一步之遥了,就差最后的软着陆没有成功,甚至执行进度还比印度的月船二号好进步那么一点,不过事实上各位应该是发现了,iSpace的“白兔”探测器并不时自家的火箭发射的,而是用了SpaceX的猎鹰-9火箭。而事实上从发射到降落,难度还是比较高的。

月球探测:从起飞到降落

印度的月船二号探测器是由本国的GSLV III发射的,以色列的“创世纪”和日本的“白兔”是由SpaceX的猎鹰-9火箭发射的,但无论哪种火箭,从地球飞向月球有几个关键节点:

地球环绕轨道速度是7.9千米/秒,逃逸速是11.2千米/秒,地月转移轨道比较接近逃逸速度,但还没有达到,不过仍然需要10.8千米/秒的速度,一般情况下这个速度有两种方式可以达到,一个是火箭直接加速进入地月转移轨道,另一个是进入环绕轨道后探测器不断加速进入转移轨道。

前者比较简单,但火箭推力必须要非常强劲,直接入轨后基本可以数天内抵达月球。如果是探测器不断加速就不一定了,这个时间就比较长了,因为需要在近地点不断加速,让绕地球椭圆轨道可以够着月球,可能面临多圈加速,时间长达一月甚至数月。

第二个关键是进入减速进入环月轨道,探测器进入月球希尔球半径时会受到月球引力加速,速度会超过月球的捕获速度(入轨高度的环绕速度),因此必须要减速,一般会进入一条大椭圆绕月轨道,然后逐渐减速成为圆形轨道,为落月作准备。

第三个关键是月面软着陆,月球和地球以及火星环境不一样,没有大气层,好处落月时是不需要绝热的防烧大底,坏处时全程必须动力减速,所以比较浪费燃料,并且从月面下降减速到着陆有一个关键阶段是悬停扫描地面,选择着陆地点。

这个步骤比较容易理解,基本就是停下来看看月面是否平坦,如果乱石堆的话需要换个位置着陆,或者在乱石堆中选择一个比较平坦的地方着陆;悬停状态非常浪费燃料,因此在这个阶段必须要尽快扫描、尽快判定着陆点,然后下降着陆。

以色列的“创世纪”探测器失联高度10千米,应该还在主减速阶段,此时失效有可能是姿态控制出现问题。印度的月船二号是在2.1千米高度,应该已经到了快速调整段,此时发动机需要调整推力大小,印度的探测器可能是变推力发动机技术不过关。

iSpace的白兔探测器失联高度没有公布,不过据公开的消息称失联前“白兔”探测器已经处于垂直状态,这表示至少已经到达了月面高度约100米的悬停阶段,因为此时才会是垂直状态,这是近些年来的月球着陆努力中最接近成功的一次。


不过非常可惜的是不知道是燃料计算错误还是悬停时间过久导致燃料消耗过度,反正是燃料没了,无法再继续下一步,最终导致探测器坠毁,这是目前最接近事实的原因猜测。

月面着陆重中之重:变推力发动机

从月球环绕轨道到月面软着陆最关键的就是提供减速、悬停的变推力发动机,这个发动机要求推力可调节范围大,工作稳定,控制响应迅速等,能实现这种变推力发动机的国家不多,特别是在一些大型探测器的变推力发动机上。

以色列的探测器(585千克)和日本的“白兔”探测器(340千克)比较小,印度的月船二号(3850千克)比较大,这个比中国的嫦娥三号(3780千克)还要略大一些,相对而言,印度的月面着陆探测器变推力发动机难度更大,但其失联高度在2.1千米,很有可能是其变推力发动机不太过关。

月球探测难度还是相当高的,千万别以为中国行大家就都行,现在的中国高度已经绝非一般的国家和组织可以企及,当中国实现登月时完全没必要一窝蜂上,要掂量掂量自己到底行不行。

美国禁止阿联酋月球车计划与中国合作

中国和阿联酋曾于2022年9月签署了一份谅解备忘录,以便拉希德二号火星车在多航天器嫦娥七号任务的着陆器上前往月球,不过根据今年3月份的一篇报道,这个事情泡汤了,美国称该协议违反了美国政府的国际武器贸易条例 (ITAR) ,禁止阿联酋与中国国家航天局关于这项任务的合作。

早在1990年代末,美国政府在考克斯报告后禁止了国际商业航天发射中含有美国零部件的卫星交于中国火箭发射,其理由是会帮助中国军事与导弹技术进步,之后中国航天退出了国际商业航天发射市场。

关于中国嫦娥系列的并不担心找不到合作者,巴西和委内瑞拉也有兴趣参与到任务中来,目前持续成功采回月球样品的嫦娥系列已经成为中国航天的金字招牌,并不担心找不到合作者,只是美国粗暴禁止行为给阿联酋造成了极大的损失,这次搭载在日本探测器上的拉希德一号就以失败告终,不知道有没有保险,不过阿联酋并不缺钱,需要的是科学研究,这次失败后相关科学研究又得延迟多年!

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页面更新:2024-02-09

标签:阿联酋   日本   探测器   月球   中国   以色列   推力   印度   美国   嫦娥   轨道

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