2025年可真是热闹了!美国接二连三的进行登月发射任务,但很可惜结局却都不太完美!
近日,美国私营航天企业机器视觉公司(Intuitive Machines)的IM-2登月器(雅典娜号)实施了登月,位置坐标在月球南极附近的蒙斯・穆通地区。
由于着陆姿态失常,“直觉机器”公司于 3 月 7 日宣布“雅典娜”号任务失败。具体原因为探测器栽倒在了月表!太阳能光伏板恰好处于阴影中,接收不到阳光,电力供应不足。
雅典娜号的失败方式令人唏嘘,失去联系之前,它还成功传回了周围环境的几张照片,但更悲壮的是,这艘探测器在登陆月球的一段时间内,竟然“没死透”。
美国月球勘测轨道飞行器(LRO)高分辨率镜头,专程拍摄了雅典娜号着陆的月球区域,传回的影像中显示,雅典娜号的残骸倒卧在月表的一处撞击坑内。
从图像中可以看出,它在着陆后虽然也算是能稳定“站立”,但因发动机未及时熄火,探测器又被推力“拖拽”着继续滑行了一段距离。
一直被拖到一个直径约20米的撞击坑内,才彻底失去了动力!说白了,雅典娜号自己特意挑选了一个“墓地”。
事实上,雅典娜号并非机器视觉公司第一次尝试登月,此前的IM-1(奥德修斯号)任务同样以失败告终。
2024年2月22日,"奥德修斯"号月球着陆器在经历数次轨道修正后,最终以非正常姿态着陆于月球南极附近的马拉珀特环形山。
这次任务虽然实现了美国自1972年以来首次月面软着陆,但倾斜着陆导致设备损伤,直接断了一条腿,任务成果大打折扣。
两次任务相隔不到一年,该公司都采用了类似的技术方案,然而,两次尝试的结局都不尽如人意,也进一步暴露了美国私营航天在核心技术上的短板。
从失败原因来看,雅典娜号的主要问题应该是出在了激光测距敏感器上。
21世纪以前,人类的无人登月探测器普遍采用“盲降”方式。就像闭着眼睛的盲人,沿着预定轨道径直下落,毫无规避障碍的能力,只能听天由命。
阿波罗登月飞船虽然有宇航员的干预,具备了一定的障碍识别和规避能力,但这毕竟是依赖人力,而非完全的技术自动化。
现代精确软着陆技术——借助激光测距敏感器与激光三维成像敏感器协同作用,则轻松化解了月球软着陆的难题,构建起了一套基于“机器视觉理念”的登月控制系统。
它们的任务是在着陆器距离月面100米左右时,对下方地形进行精确测绘,并结合算法选定一个安全的着陆点。
美国的这次任务中,恰恰是雅典娜号的激光测距敏感器出现了故障,使得整个高度判断系统失效,在错误的位置执行了发动机关机,才最终导致着陆器误判高度。
这种问题的出现,本质上反映的是私营航天企业对高可靠性航天器的测试验证能力不足。
登月任务不同于普通的卫星发射,技术要求更为复杂,每一个环节的失误都可能导致任务失败。
而激光测距系统的可靠性,又必须依赖大量的地面实验和飞行验证,由于私营企业成本受限,在这方面的投入依然就能省则省了!
更讽刺的是,雅典娜号的激光测距系统技术方案不但测试不充分,而且几乎完全“借鉴”了中国嫦娥探测器的登月技术。
自嫦娥三号以来,我国先后实现四次无人探测器的精准软着陆,包括嫦娥五号、嫦娥六号更是实现了月球土壤的采样返回,每次任务成功率都高达100%。
这一成就得益于我国激光测距、激光三维成像、微波测距测速等多种传感器的融合应用,使得探测器具备了精确的障碍识别与规避能力,彻底改变了过去“盲降登月”的模式。
这套系统如同给着陆器装上了一双“火眼金睛”,让它在距月面100米高度悬停时,能在短短10秒内对下方月面区域进行快速、高精度成像,并借助强大的机器算法迅速筛选出安全着陆区,继而精准地控制着陆器进行小范围机动飞行,巧妙避开障碍,稳稳地落在月球表面。
而雅典娜号虽应用了类似的技术,但在关键传感器的可靠性上却未能达到合格标准,最终导致失败。
美私营航天企业一直推崇“低成本航天”,希望用有限的预算实现重大突破。
然而,低成本并不意味着可以牺牲可靠性,特别是在登月这样的高难度任务上,稍有闪失便可能功亏一篑。
近年来,美国私营航天企业在商业航天领域风生水起,在近地轨道,SpaceX的猎鹰9号火箭成功实现了可重复使用,降低了发射成本,蓝色起源也在亚轨道旅游市场取得了一定进展。
然而,深空探测任务与近地轨道任务截然不同,其对技术可靠性的要求远高于卫星发射等航天活动。
低成本并非坏事,但低成本不等于低可靠性。在登月任务中,每一项技术都需要经过严苛的测试,确保万无一失。
我国嫦娥三号在发射前,进行了长达数年的地面测试和模拟实验,才确保了激光测距系统在各种环境下都能稳定工作。
而美国商业航天呢?相较于传统航天器3-5年的测试周期,美国"奥德修斯"号从设计到发射仅用时26个月,振动测试时长缩短40%,热真空循环测试减少3个周期。
这些压缩的测试环节都直接影响了系统的可靠性。
更值得反思的是,美国近年来的探月尝试,多次出现类似的“低成本失败”。2023年,HAKUTO-R着陆器尝试在月球着陆,最终因高度测量错误坠毁。
2024年初的“奥德修斯号”因为着陆时,探测器断了一条腿,导致部分功能失灵,任务也提前终止,而此次雅典娜号失败的原因,与之如出一辙。
未来,全球探月竞赛将更加激烈,特别是中国、美国、俄罗斯、印度等国家,都在加快推进月球探测计划。
中国的嫦娥八号、美国的阿尔忒弥斯计划、俄罗斯的“月球-27”、印度的“月船-4”,都将在未来几年内相继执行登月任务。
然而,真正能在这场竞赛中胜出的,必定是那些愿意在技术上深耕细作,确保可靠性的国家和企业。
登月不是商业模式的试验场,而是对工程能力的终极考验!在这方面,中国航天的稳健发展路线,无疑为世界提供了一个成功范例。
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