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迄今为止,“月球软着陆会所”的成员名单维持在四位:美国、苏联/ 俄罗斯、中国、印度。软着陆难道就如此困难吗?的确这样。
现在为止,人类尝试过的软着陆对象包含地球本身、月球、火星、小行星和彗星。火星软着陆成功的只有美国,欧洲的着陆器摔坏了。在小行星上成功着陆的只有日本,而且是连续两次。欧洲过去在楚留莫夫-格拉希门克彗星上软着陆了“菲莱”探测器,但着陆状况并不理想,非常难说算不算成功。
月球距离地球近期,大家对月球正面的察看与勘测也愈加全方位。因此,在月球正面着陆看起来应该是最易的。
低于70%
世界上第一个计划在月球上软着陆的探测器是苏联在1965年发射的月球5号,由于反推火箭失效而坠毁了。其后的月球7号、8号也试图软着陆而没成功,到1966年发射的月球9号终于获得了人类首次月球软着陆成功。月球9号着陆后不到4个月,美国着陆器紧随而至,勘探者1号成功软着陆在月球表面。到了这一年的年底,苏联的月球13号第三获得软着陆成功。
60年代后半叶到70年代初,美国为了给阿波罗载人登月打前站,大规模发射各种月球着陆器。在勘探者1号之后又发射了2号至7号,其中2号和4号着陆失败,其他成功。这类着陆器的工作揭开了阿波罗登月的序幕,阿波罗11、12、14、15、16、17号连续获得登月成功,阿波罗13号没进入奔月轨道。
阿波罗11号的登月舱
在此期间,苏联人也没闲着,月球16、17号在1970年着陆成功,月球20号在1972年着陆成功。月球18号在1971年软着陆后失去了联系,苏联科学家判断它可能是掉进陡峭山地,摔坏了。1973年,月球21号软着陆成功,还释放了月球车。1974年月球23号在月球上着陆,这是一个采样返回型号,但着陆时掉进一个坑里失去了平衡。虽然它发回了一些数据,但采样工作失败了。月球24号在1976年发射,成功带回了月球岩石样本。
至此,人类第一阶段的月球软着陆活动宣告结束。在25次成功进入环月飞行的软着陆探测器中,有7次着陆失败。其中苏联共尝试软着陆12次,失败5次。美国共尝试软着陆13次,失败2次。假如排除有人操纵的阿波罗飞船,美国共尝试“勘探者”无人探测器着陆7次,失败2次。总体来讲,美苏合计的无人探测器软着陆成功率并不算高,只有63.5%。
从上世纪90年代开始,国际航天界恢复了对月球的探索活动。但近30年来,无论美、欧、日、印,发射的都是环月飞行器,只有中国、印度和以色列尝试在月球上软着陆。美国提出重返月球、月球商业货运计划和月球X大奖之后,虽然有不少机构提出了各种理念的月球软着陆器,但都没进入实质发射。
困难程度在哪儿
月球软着陆为何这样之难?这是由于从地球到月球表面,需要经过几个比较惊险的阶段。第一是月球捕获,需要准确地计算着陆器轨道与月球轨道的交会地方,要让探测器正好被月球吸引过去,进入环绕月球飞行的轨道。假如错过,就要再等下个月甚至等好几个月。月球捕获的时候,还要精准控制着陆器速度的大小和方向,假如冲得太近,就直接撞到月球上坠毁了,连软着陆的机会都没。“创世纪号”这次还是把这项工作完成了,应该说收获不小。
然后是着陆。这项工作要分成几个阶段来讨论。第一是着陆地址选择,这是在着陆器发射之前就完成的工作。理论上说,假如在月球正面着陆,可以找到的月面地形参考资料是不少的。以色列和美国关系好,完全可以找到高精度的地图,用来精准选择一个宽阔平坦的地方。相比之下,嫦娥四号所着陆的月球背面,世界各国都没足够精准的地图,嫦娥四号是依赖自己探测器和AI算法,一边探索一边降低,最后安全着陆的。
嫦娥四号月球探测器
当着陆器进入月球轨道后,要通过对月球表面的观测,找到预定的着陆地址,然后进入着陆程序。这个过程的内容和风险在前文中已经进行了肯定的讲解。
上述程序,什么出了问题,都会致使软着陆失败。更何况从地球上发射火箭同样存在风险。历史上有好几个星际探测器是在发射过程中出了问题,连初始的地球轨道都没能进入。还有些在地球轨道上出了问题,比如著名的阿波罗13号。
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