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印度“月船二号“探测器升空 欲冲击软着陆月球第四国

谦太祥和 发布于: 2019年7月23日 8时57分29秒 阅读63次

  腾讯科技讯(乔辉)北京时间 7 月 22 日 17 点 13 分,印度太空研究机构(ISRO)的“月船二号”月球探测器发射升空,执行本次发射任务的是一枚名为 GSLV MarkIII 的运载火箭,其实,该火箭设计主要用来发射地球同步卫星,也是目前印度最强运载火箭。

  截止发稿,“月船二号”探测器已成功与火箭分离,进入绕地球运行的狭长大椭圆轨道。在后续一段时间,探测器将借助自身的发动机逐渐抬高轨道接近月球。

  “月船二号”的着陆点位于月球南极,如果最终成功着陆,那么印度将成为全球第四个在月球软着陆的国家(前三名分别为:前苏联、美国和中国),也将是首个在月球南极附近软着陆的国家(南纬 70 度)。

  说到这里,不得不提一句今年 4 月 12 日在月球坠毁的以色列探测器“创世纪”号。“创世纪”号在最后降落阶段出现问题而坠毁,以色列失去了成为第四个在月球表面软着陆国家的机会。

  2008 年,印度曾经向月球发射过“月船一号”探测器,那是一枚月球轨道器,就是围绕月球飞行的卫星。本次“月船二号”探测器是“月船一号”的继任者,功能上比“月船一号”复杂得多。

  “月船二号”的结构

  “月船二号”由三部分组成:月球轨道器、月球着陆器和月球巡视车。也就是说,印度希望通过这一次发射,完成绕、落和巡三个过程,理念是非常先进的。

  轨道器(Orbiter):


图注:地面上的月球轨道飞行器

  轨道器其实就是一颗月球卫星。印度这枚轨道器重 2379 公斤,其中燃料重 1697 公斤,因此,净重 682 公斤。轨道器最终运行在距离月球表面 100 公里的圆轨道上,携带有五件科学仪器,将对月球表面进行高分辨率观测,为着陆器选择合适的降落地点。

  着陆器(Lander):


图注:着陆器与巡视器(顶上的小车)

  着陆器就是降落月球表面,而无法自由移动的探测器。我们熟悉的“嫦娥三号”和“嫦娥四号”就是这类。

  印度这枚着陆器重 1471 公斤,净重 626 公斤。

  首先,着陆器和轨道器一起进入轨道,然后二者分离,着陆器点燃反推火箭,把轨道高度调整为远月点 100 公里,近月点 30 公里的椭圆轨道上。在该轨道上停泊一段时间,再经过对所有仪器进行检查后,将尝试着陆。

  巡视器(Rover):


图注:6 轮太阳能巡视器(月球车)

  巡视器就是能够在月球表面自由行走的探测器,通俗说就是辆月球车。印度的这辆巡视器非常小,重量只有 27 公斤,有 6 个轮子,以 1 厘米每秒的速度缓慢行驶。太阳能板能够提供 50 瓦的电功率。

  “月船二号”如何飞往月球?

  探测器采用何种方式抵达月球,很大程度上取决于火箭。承担本次发射任务的是 GSLV MarkIII 火箭。开始我们也提到,这种火箭是为发射地球同步卫星设计的,擅长把载荷送入地球同步转移轨道,而没有能力把载荷直接送入直飞月球的轨道。


图注:借助探测器自带的发动机,不断爬升轨道。

  在这种情况下,就要采用类似“荡秋千”的轨道设计方案了。首先,火箭把探测器送到近地点 170 公里,远地点 4 万公里的长椭圆轨道上,后续的轨道爬升就要靠探测器本身了。

  每当探测器到达近地点时,就会启动自身携带的发动机,抬高一次远地点的高度,经过多次抬高后,就会触达月球轨道高度。当探测器与月球相遇时,在发动机的协助下,就会被月球的引力俘获,成为绕月球的卫星。

  采用这种轨道飞行方式比较消耗时间,是火箭推力不足妥协的结果。当年,中国的“嫦娥一号”也是采用的这种飞行方式。


图注:着陆器释放巡视器(艺术图)

  如果一切顺利,“月船二号”将于 8 月 5 日进入月球轨道,9 月 2 日着陆器降低轨道高度,9 月 6 日开始实施降落。

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