印度月船三号学乖了,航天掌门人承认与中国的差距,追赶无望

此刻距离印度月船三号探测器的预定发射时间已不足一天,按照计划,该探测器将于一个多月后登陆月球正面南半球高纬度预选着陆区。该任务一旦成功,印度将成为当今世界继我国之后具备月面软着陆能力的国家,至于历史上的另外两个登月国家,它们至今尚未恢复月面软着陆能力。

执行月船三号发射任务的LVM3-M4火箭

前不久,印度空间研究组织掌门人索姆纳特接受了航天爱好者Gareeb Scientist的专访,此次专访披露了大量关于月船三号的信息,有助于人们更深入地认知印度航天。

接受专访的印度空间研究组织负责人索姆纳特

月船三号并非印度航天首次登月任务,在此之前还有登月失败的月船二号任务,两个探测器整体设计基本保持一致,皆由推进舱、着陆器、月球车组成,月船三号基于月船二号的经验教训进行了适应性改进。

月船三号探测器(上面是着陆器,月球车内置,下面是推进舱)

月船二号登月失败的结果:在距离月面2公里以上高度由于软件故障导致姿态失控,着陆器在月面上空发生了360度翻转,之后在距月面约2.1公里处与地球失联,根据NASA的LRO月球勘测轨道飞行器拍摄的遥感图像显示,着陆器最终高速撞击月面。

月船二号着陆器失联前的翻滚遥测画面

以往人们普遍认为,月船二号着陆器的下降动力不足,反推发动机也没有变推力功能,而实际上下降动力在设计上不可能出现推力不足的问题,月船三号着陆器的下降动力由月船二号时期的5台800N发动机缩减至4台,取消了着陆器底板中心的一台800N固定推力发动机,另外他们的800N发动机具备变推力功能,只不过变推力范围有限,只能在80%至100%之间实现推力变比。

月船三号为什么缩减反推发动机数量?

据索姆纳特披露,那台布置在中间的800N固定推力发动机主要用于吹除着陆点月尘,对着陆任务的成功实施并没有太大帮助,反而会降低成功率。而且缩比试验证明没有第五台发动机的情况下也是可以接受的。

月船三号着陆器


月船三号着陆器配置的800N变推力发动机

为什么多一台发动机反而会降低着陆成功率?

因为这台发动机的存在意味着着陆程序需要多一个动作,而且这个动作发生在悠关着陆任务成败的最后关键阶段,会降低探测器的设计可靠性,也许这台发动机就是导致月船二号着陆器软件故障的原因之一。

经过权衡,着陆任务成功要比吹除月尘的权重高得多,因此月船三号着陆器就取消了这台吹除月尘专用发动机。

月船三号着陆器反推动力测试

与之相比,我们嫦娥系列着陆器的下降动力皆不需要配置吹除月尘专用发动机,因为我们有更大推力且推力变比范围更大的7500N变推力发动机,该型发动机也是当今世界用于地外天体着陆任务且经过实际任务检验推力最大的反推动力,我们一台发动机的推力就是月船三号4台800N发动机的两倍有余。

7500N变推力发动机

嫦娥三号缓速下降段,可见发动机羽流吹起的月尘。

嫦娥三号的7500N变推力发动机

月船二号与月船三号之所以有吹除月尘需求是因为他们的发动机推力小,需要在着陆器底板四周布置多台发动机,发动机喷出的羽流相对更加紊乱,月尘干扰会更大

我们只在着陆器底板中心位置布置1台反推发动机,推力就足够,发动机喷射羽流更加可控,月尘干扰更小。

7500N变推力发动机是嫦娥系列着陆器的金牌动力,创造了嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号三次登月任务三战三捷的骄人战绩,这台发动机也是我们穷十年之功打造出来的,期间的投入与付出之巨都不是如今的印度航天可以企及。

印度军工体系给人的感觉就是喜欢买买买,凡是自己没有的,或者自己有但是性能不强的,都可以通过外购引进,他们比曾经的我们更加信奉“造不如买,买不如租”,这主要是因为他们有相对宽松的外部环境导致,但在月船系列着陆器研制任务中印度航天也体会到了“自力更生”的好处。

月船三号着陆器各器件标注

据索姆纳特披露,月船着陆器原本计划配置进口的激光测速敏感器,但因为买不到而最终放弃,月船三号配置了印度的国产激光测速敏感器。

月船着陆器其实是借鉴了嫦娥系列着陆器基于机器视觉理念的着陆任务设计方案,以嫦娥三号为例,该探测器终结了人造探测器盲降月球的历史,就是因为它配置了微波测距、微波测速、激光测距、激光三维成像等敏感器辅助修正惯性导航测量单元的估计数据,从而具备了准确感知在登月下降着陆过程中自身的姿态、位置、速度,以及着陆航线下方月面形貌的功能,进而实现极高的登月成功率。

根据印度空间研究组织官网披露的信息可知,月船三号着陆器配置了激光测速敏感器、激光测距敏感器、避障相机,前两个敏感器可以帮助月船三号在登月过程中准确感知自身的速度与位置,避障相机则可以识别着陆点附近的障碍物。

月船三号着陆器的避障相机

此配置方案虽然比较完善,但仍然无法与我们相比,月船三号不论是测距还是测速,修正数据渠道单一,一旦某个测量敏感器故障都将直接影响登月成败,嫦娥三号则是多波束加权修正,比如测距,不仅有激光测距敏感器还有微波测距敏感器,都可以获得测距信息,设计可靠性更高。

除此之外,我们还独创了光学敏感器“粗避障”与激光三维成像敏感器“精避障”的“接力避障方案”,可以在距离月面2公里以上高度识别并规避较大的障碍物,还可以在距离月面百米高度悬停使用激光三维成像敏感器获取着陆区更加精细的三维图像,并自主选取最终的安全着陆点。相比较而言,月船三号只有基于避障相机的光学粗避障。

嫦娥系列着陆器皆可在百米高度悬停,并进行高精度三维成像。

嫦娥三号精避障机动飞行

至嫦娥五号任务时期,我们又增配了激光测速敏感器,进而实现测距、测速信息的激光与微波两类敏感器的多重备份,进一步提高了全月面到达能力。

月船三号还增强了通信天线,推进舱进一步强化中继通信功能,显然这也是吸取月船二号登月末段通信失联的教训,另外还增配了摄像头,进一步强化可视化工程管控能力,月球车发电量也有提升,可能是换装了光电转换效率更高的太阳能电池。

月船三号着陆器搭载的月球车进行“驶离着陆器测试”

在索姆纳特看来,月船三号最重要的改进是有更大的燃料加注量。

月船三号奔月与登月示意图

月船三号的推进舱

月船三号发射全重约3.9吨,其中推进舱2.148吨、着陆器1.726吨、月球车26公斤,之所以这么重,是因为发射月船三号的LVM3-M4火箭的深空轨道运力较弱,只能将探测器发射至绕地球运行的大椭圆轨道,器箭分离后需要月船三号自主变轨切入环月轨道。

LVM3-M4火箭个头挺大,但地月转移轨道运力却不足3吨。

为此,月船三号推进舱减去了大量的科学探测载荷,换得更大的燃料加注量,更多的燃料意味着有更强的冗余,是保障任务整体成功的加分项,但此项改进措施并不能为执行登月任务的着陆器加分。

吸取月船二号登月失败教训的月船三号,其登月成功率会更高,但与嫦娥三号相比仍有很多欠缺,并不能保证此次登月任务的万无一失。因此,鉴于月船二号任务高调宣传又遭遇惨痛失败的教训,月船三号这次在宣传上也学乖了。

四年前月船二号登月直播画面中任务团队内心世界的大起大落

索姆纳特说,当前采用的宣传策略会比较保守,只在任务确定成功后才会加大宣传力度。

发起采访活动的印度航天爱好者 Gareeb Scientist 还提出了这样一个涉及中国的问题,他这样问道,印度有没有像中国一样给探测器做备份?主份任务失败后备份可以顶上,主份任务成功备份还可以执行进一步任务,比如嫦娥四号是嫦娥三号的备份,嫦娥三号主任务成功后,嫦娥四号进一步执行了月球背面登陆任务,还有嫦娥六号是嫦娥五号的备份,嫦娥五号完成月球正面采样任务后,嫦娥六号将于明年执行月球背面采样任务。

嫦娥四号

索姆纳特的回答是:没有,因为预算有限,就是没钱。

同时,索姆纳特还提到,印度未来的月球及其它深空探测任务都还在论证,没有正式立项的项目,甚至第二次火星探测任务也没有规划,因为没有科学目标,任务规划无从谈起。

这与中国航天的谋定而后动相比截然不同,我们通常是走一步看两步,甚至是四步、五步。

比如载人航天工程立项之初就确定了“载人为建站,建站为应用”的中长期发展目标,并确定了三步走规划:

第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;

SZ-5 载人飞船

第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;

天宫二号空间实验室组合体

第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

中国空间站

有了规划才有发力的方向,而且随着时间的推移,规划还可以根据实际情况进行调整,比如基于立项之初的条件,我们当初只打算建造一座20吨级单舱段空间站,后来调整为三舱空间站,再后来又调整为三舱+光学舱伴飞的空间站方案。

有了目标与规划才能有的放矢,在阶段性目标的牵引下,我们用三十年时间全面建成了中国空间站,并已经进入常态化运营阶段。

嫦娥探月工程更是如此,在绕、落、回三步走目标牵引下,嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号T1、嫦娥五号任务接连成功,如期实现了既定的月球采样返回目标。

携带月壤样本的嫦娥五号上升器自月面起飞

在绕、落、回三步走之上,还有“勘、建、用”、“探、登、驻”两个大三步目标,紧随嫦娥五号之后立项的探月工程四期任务就服务于这两个大三步目标,由我国主导的国际月面科研站,以及正在实施的载人登月工程都是上述规划的任务目标。

由此可见,印度航天与中国航天并不在一个维度,前者没有规划后继乏力,热衷于某个单项纪录的刷新,后者则在行稳致远基础上大踏步前进。

比如印度的曼加里安号探测器是亚洲第一个成功进入环火星轨道的探测器,但除了拍几张火星照片之外,所得到的科研数据极为有限,所突破的工程目标也仅仅是在NASA深空测控网帮助下突破了探测器环绕火星飞行的目标,如今曼加里安号已经退役,时隔近十年印度第二个火星探测任务不仅没有立项,甚至连规划都没有。

曼加里安号火星探测器

曼加里安号拍摄的火星

中国航天基于嫦娥探月三步走技术成果,首次自主火星探测任务就瞄准了一步实现火星绕落巡目标,天问一号探测器的完美成功进一步诠释了什么叫做行稳致远。

天问一号环绕器自拍

天问一号着陆火星

天问一号部署在火星表面的祝融号火星车与着陆平台

在天问一号任务成功之后,我们的科研团队又马不停蹄地朝着火星采样返回这一世界级难题发起了冲锋,预计到2031年前后中国将成为世界第一个拿到火星样本的国家。

印度航天的问题并不是技术问题,以他们如今的能力,对比我们嫦娥一号任务刚刚实施的时期,发展的基础条件大致一样,但我们有科学的规划、高效的管理、持续提升的国力支撑,这恰恰是印度航天最为欠缺的,如果他们不扎扎实实地补上这些系统性短板,那么,追赶中国航天将永无可能。

我们衷心祝愿月船三号能够收获成功,因为这既是亚洲的成功,也是世界科技中心由西向东转移的量的积累事件。

印度航天也曾有自行车运火箭、牛拉卫星的艰难创业史,如今印度航天也已经成长为世界航天的一支重要力量,只要能够破除发展的藩篱,他们也会迎来苦难辉煌的明天。

展开阅读全文

页面更新:2024-03-12

标签:印度   航天   火星   推力   探测器   嫦娥   月球   中国   发动机   激光   差距   敏感

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2008-2024 All Rights Reserved. Powered By bs178.com 闽ICP备11008920号-3
闽公网安备35020302034844号

Top