详细回顾一下印度登月探测器的失败过程及原因

时间回到,北京时间2019年7月22日17时13分,印度太空研究组织(ISRO)的斯里赫里戈达岛萨迪什·达万航天中心。

搭载印度“月船”2 号月球登录器的GSLV Mk.3 M1 火箭准时发射,GSLV Mk.3(GSLV:Geostationary Satellite Launch Vehicle )是印度国产最强推力的火箭,1000秒后器-箭成功分离,发射成功。月船二号着陆器在54天后抵达月球,原以为会成为继美国、苏联和中国之后第四个完成月球软着陆的国家,一次完成“绕、落、巡”任务。

“维克拉姆”登陆器,以印度航天之父维克拉姆命名,重量1.471吨,五个主发动机。月船二号登录器里搭载的是普拉冈月球探测车(Pragyan rover),“普拉冈”月球车,以梵文智慧Pragyan命名,重量仅有27公斤,为中国玉兔二号重量的20%,所以科学载荷较少,其设计寿命仅为一个月昼(14天地球日,不过月夜),远低于月兔二号的三个月,最大行驶距离约500米。

其实这个登陆器是个有故事的主。2007年,印度与俄罗斯联邦航天局签订合作协议,共同开发“月船2号”。探测器的设计早在2009年就已经完成,但发射日期一推再推:先是推迟到2013年1月,然后又推迟到2015年。而随着俄罗斯的“福布斯-土壤号”火星探测器坠毁,俄罗斯的太空计划显著放缓,不能按期完成“月船2号”登陆器的制造。莫迪政府见状,索性放弃了与俄罗斯合作,自己制造登陆器。

月船二号由轨道飞行器、“维克拉姆”登陆器着陆器和“普拉冈”月球车三部分组成,集轨道探月、着陆登月的功能于一体(“绕落巡”),类比我国登月工程的话,月船二号相当于一次性完成了嫦娥二号加上嫦娥三号的任务,大步迈入“月球软着陆”俱乐部。但是,步子迈的太大,因为月船1号仅仅完成了绕月飞行。

中间经过5次地球引力弹弓加速,之所以加速那么多次,是因为印度的火箭不行,不能直接把登月设备直接送到地月转移轨道中,只有多次变轨才能进入月球转移轨道,所以消耗燃料较多,科学设备的载重肯定不行。这种方案即发射22天后月船二号奔向月球轨道,发射50天后,轨道飞行器与着陆器分离,发射54天后既定着陆南极月表。当时,月船二号携带者在探测月球南极水资源,为印度宇航员登月进行技术与信息储备的重磅任务。

印度“月船”2 号(Chandrayaan-2)探测器的“维克拉姆”(Vikram)着陆器按规划下降到距月球表面2.1千米的高度时,因登陆控制软件的速度计算有误,致使着陆器因“硬着陆”损毁,导致印度首次月面软着陆任务失败。

着陆位置是东经20度南纬70度附近的月面,曼济纳斯C与辛普路斯N(Manzinus C & Simpelius N)两座环形山之间的高地平原,比嫦娥四号的着陆点(南纬45.5度)更靠南,如果登月成功,它将创下首个人类探测器软着陆月球最南端的壮举。

软着陆是印度最大的败笔,因为没有完全掌握变推力发动机的技术,而是选择采用5台800N的液体火箭发动机作为着陆器动力,最后阶段再关闭一台发动机,五台发动机的推力不均[11]或者脉冲响应特性偏差,如果控制不到位,很容易产生一个较大的倾覆力矩,这也是阿波罗飞船当年放弃的方案。

“月船”2号探测器的任务是印度深空探测领域有史以来最复杂的探测任务。“月船”2号由轨道器、着陆器和巡视器组成,拟一次性执行“绕、落、巡”等多项探测任务,以探索人类从未触及的月球南极地区。

该任务的工程目标是验证月面软着陆能力及相关技术,其科学目标是通过研究月面地形、月球矿物及月球大气成分,加深人们对月球起源和演化的了解。

“月船”2号探测任务总成本为 97.8 亿卢比(8.6亿人民币),其中探测器成本为 60.3亿卢比(5.3亿人民币),发射成本为 37.5 亿卢比(3.3亿人民币)。2018年,印度的人均GDP仅为2000多美元,而印度航天部2019-20年度的预算仅为1247亿卢比(约合人民币124亿元)。“月船2号”完全由印度自主研发,但只花费了1.44亿美元,在烧钱无数的太空竞赛里,属于相当低成本的工程。

五十年前,阿波罗登月计划的总成本为254亿美元,根据美国NGO组织行星学会(The Planetary Society)的计算,这笔钱折算成今天的美元价值,高达2600多亿美元。如果登月飞船的花费仍像几十年前那样巨大的话,印度是无力进行月球探测工程的。所以说,印度是真省钱。

与 2008年印度首次执行的月球探测任务相比,印度自主实施的“月船”2号探测任务更为复杂,其目标是下降与着陆技术、热控技术、原位探测技术、月面移动技术、巡视器导航与控制技术等关键技术有所突破。此次着陆任务虽然失败,但为印度后续月球、火星乃至其他天体探测技术突破积累了宝贵经验。

印度很久以来一直想在太空占有一席之地。印度的太空计划在60年代早期就已经开始,今天发射的“月船2号”也已经是印度第二次尝试探测月球。2008年,印度发射了“月船1号”绕月人造卫星,并在月球上发现了水分子。

莫迪曾经为印度载人航天制定了时间表,计划在2022年首次用载人飞船将印度航天员送上太空,最终将实现载人登陆月球的目标,但是这个牛估计再得等很多年。

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