本文轉自【中國航天報】;
(資料圖)
北京時間8月23日20時34分,印度月船3號探測器成功軟著陸在月球南緯69.37度、東經(jīng)32.35度的南極附近區(qū)域,使印度成為“月球著陸俱樂部”第四個成員?;仡?個多月的奔月之旅,月船3號探測器的任務進程有哪些特色?配備了哪些先進儀器?縱覽印度探月史和未來規(guī)劃,它又寄托著印度航天哪些使命和夢想呢?
接力承載探月夢
事實上,“月船3號”早已不是印度航天第一次將目光望向月球,可以說印度探月之路此前經(jīng)歷了一波三折。
2008年10月,印度發(fā)射了本國首個探月器,即“月船1號”,同時是印度航天第一次深空任務。這個探月器包括1個軌道器和1個撞擊器探測器,通過巡視和撞擊月面,對月球的表面和內部進行細致勘測,并發(fā)回了大量數(shù)據(jù)。通過分析這些探測成果,科學家們初步確定:月球上存在固態(tài)的水冰資源。這也堪稱“月船1號”最重要的發(fā)現(xiàn)。
雖然2009年8月底“月船1號”因內部儀器過熱而發(fā)生故障,與地面失聯(lián),任務被迫終止,但它基本上實現(xiàn)了印度航天的預期目標。
印度第二次探月任務更具挑戰(zhàn)性——繼蘇聯(lián)、美國、中國后,探測器嘗試軟著陸月球表面。2019年7月22日,月船2號探測器發(fā)射升空。它包括1個軌道器和1個著陸器,主要任務是繞月觀測和安全著陸月球南極,收集水冰、巖石和土壤樣品。遺憾的是,著陸器距離月球表面約2.1公里時失聯(lián),后被發(fā)現(xiàn)墜毀。
然而,我們不能認為“月船2號”完全失敗。其軌道器至今仍在繞月球運行,持續(xù)為月球科學研究及未來探索任務提供數(shù)據(jù),并成功與“月船3號”建立通信連接。此外,“月船2號”上的許多科學儀器由印度獨立研制,鍛煉了印度航天配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也為下一步探月任務積累了經(jīng)驗。
雄心勃勃終成功
據(jù)公開資料顯示,月船3號探測器包括1個推進模塊、1個著陸器和1輛月球車。
具體來講,推進模塊呈現(xiàn)盒狀結構,安裝了大型太陽能電池板和通信設備,在飛向月球的過程中充當了中繼衛(wèi)星。
在奔月途中,推進模塊先后驅動探測器連續(xù)5次提升近地軌道高度,8月1日進入地月轉移軌道,8月5日進入月球軌道,接下來緩慢多次降低軌道高度,為著陸月球做好準備。
換個角度來看,“月船3號”這種軌道設計固然可以節(jié)約燃料,但也體現(xiàn)了印度LVM3火箭的運力不足,增大了變軌過度消耗燃料的風險,成功落月存在一定的幸運因素。
值得注意的是,“月船3號”的著陸器比“前輩”重了200多公斤,體現(xiàn)其裝載設備和安全保障措施升級。成功著陸后,著陸器需借助坡道釋放26公斤重的普拉吉安號月球車,正式探索月球表面。
這輛6輪太陽能月球車未來將借助著陸器、“月船2號”軌道器等與地球團隊保持通信聯(lián)絡。它配備了激光誘導擊穿光譜儀和α粒子X射線光譜儀。其中,X射線光譜儀突出于月球車前端,并旋轉90度,以便研究下方物質,揭示月球表面的化學成分,幫助科學家確定著陸區(qū)域周圍土壤和巖石的元素成分。
著陸器還攜帶了地震儀,計劃進行探測月震的科學實驗,希望獲取有關月球內部結構的線索。另外,“月船3號”首次探測太陽輻射的帶電粒子在月球表面產(chǎn)生的等離子體,開展月球原位熱探針實驗。通過各種設備的激光脈沖,科學家有望更好地研究地月系統(tǒng)及月球內部的引力作用,了解月球土壤的熱導率、密度等物理特性,指導未來探索月球資源任務。
從印度整個探月工程規(guī)劃來看,印度航天機構對“月船3號”寄予厚望,早在發(fā)射之初就自信滿滿地表示,它將證明印度作為“新興技術強國”在技術創(chuàng)新和科學研究方面的實力,幫助印度在全球太空科技領域樹立“領導地位”。
未來挑戰(zhàn)更高峰
“月船3號”在印度探月計劃中起到了承上啟下的重要作用。此前,印度提出了環(huán)繞探測、著陸探測、月面取樣和取樣返回共4個階段的探月任務規(guī)劃。其中,“月船1號”實現(xiàn)了環(huán)繞探測任務,還實施了月表撞擊探測;“月船2號”的目標是掌握月面軟著陸技術,并開展巡視探測,不幸失敗后,交由“月船3號”實現(xiàn)。
此外,印度和日本正在聯(lián)合推進月球極區(qū)探測任務的研制工作,雖未正式立項,但已被印度方面稱為“月船4號”,預計2026~2028年發(fā)射。按計劃,“月船4號”著陸月球南極點附近后,將使用印度研制的鉆機,鉆取月球地下樣本,并加熱分析其是否含有揮發(fā)物,尤其是水冰資源。著陸器還將驗證月夜生存技術,設計壽命達到6個月,以便未來支持更復雜的月球探測任務。
為了提高航天自主能力,印度正在論證“月船5號”項目,可能在2030年前后發(fā)射。其定位和功能類似“月船4號”,同樣計劃著陸在月球南極,但將由印度主導任務,研制大型月球車,鉆取樣品進行原位研究。
更進一步,印度還在考慮月球取樣返回的遠景任務規(guī)劃,可能命名為“月船6號”,但實施時間將在2030年之后。
不難看出,印度探月規(guī)劃選擇了“繞、落、回”的宏觀發(fā)展思路,但印度根據(jù)自身能力和國際合作環(huán)境,重點規(guī)劃了月球南極區(qū)域取樣探測任務。
除了上述與日本開展探月合作、尋求搭載美歐儀器外,印度還簽署了由美國主導的“阿爾忒彌斯協(xié)議”,將與美國在探月方面加強合作。比如,“月船3號”的著陸點選定,是印度科研人員綜合權衡“月船2號”軌道器和美國月球勘測軌道飛行器的高分辨率照片、數(shù)據(jù)的結果。在“月船3號”著陸月面的過程中,美國宇航局的深空網(wǎng)絡多個大型天線提供了支持。
未來,印度可能與西方在探月領域深度交流,引進關鍵技術,研制更先進的月球探測器,甚至不排除發(fā)展融合了西方技術的下一代火箭和飛船,參與載人登月任務。這樣看來,只要持之以恒地堅持推進,印度探月項目的前景還是值得期待的。
文/范珊珊
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