很不幸,美国的月球探测计划似乎又一次遭遇了“意外”。
2月26日,私营航天企业“直觉机器”公司(Intuitive Machines)研发的“雅典娜”(Athena)月球着陆器搭乘SpaceX的火箭发射升空,开启了其探月之旅。
这是该公司继2024年“奥德修斯”号着陆器后第二次执行月球探测任务,也是美国“月球商业运载服务计划”(CLPS)的重要组成部分,旨在为NASA的“阿尔忒弥斯”载人登月计划铺路。
这艘承载着美国重返月球的雄心壮志的探测器,目标是登陆月球南极,主要目的为:通过搭载的钻探仪器,分析月壤成分,探测水冰等潜在资源,并绘制月球水资源分布图。
同时也身兼测试新型通信系统,部署可在月面自主跳跃的无人机,验证未来月球基地所需的导航与能源管理技术等任务。
该任务执行10天前,美国另一家商业航天公司萤火虫的“蓝色幽灵号”刚刚成功降落在月球表面。
NASA为此任务支付了1.01亿美元,并提供了10台科学仪器,着陆点选择在危海的拉特雷耶山附近。
然而,当所有人都屏息以待,期待着耗资6250万美元(约4.53亿人民币)的“雅典娜号”,能够复刻一场完美的着陆时,意想不到的事情发生了——
“雅典娜”号降落在月球表面后,发动机竟然迟迟没有关闭,直接倒在了月球表面。
这一情况显然不在计划之内。按照设计,着陆器在触地后,发动机应该自动关闭,确保设备安全运行。
可现实显然比理论复杂得多,经过远程数据分析,地面控制中心得出了一个着陆器“未能直立”的尴尬结论。
工程师推测着陆器在最后下降阶段,可能因激光导航系统突发故障,失去了精准控制能力,最终以侧翻姿态触地,未能保持直立。
着陆器极有可能以某种奇怪的姿势“歪倒”在月球表面,导致发动机持续运转。这一异常也导致太阳能电池板无法有效对准太阳,一旦电池迅速耗尽,任务将被迫提前终止。
面对这一尴尬的状况,工程师们不得不手动干预,紧急关闭了发动机。
但此时,问题已经产生了。着陆器本身搭载了一系列科研设备,甚至还有一架无人机,原计划是展开一系列科学探测任务。
现在它的姿态可能极不稳定,甚至可能陷入某个岩石缝隙,直接让整个探测计划变成了一场“单程旅行”。
如果设备无法正常展开,那这个着陆器基本上就成了一块“月球垃圾”,只能孤零零地留在月球上,成为后人探索时的“历史遗迹”。
有人可能会问:几十年前,美国都能让阿波罗宇航员成功登月,还能让人类顺利返回地球,为什么今天一个小小的着陆器却连个稳定降落都做不到?这真的是技术退步了吗?
其实,问题并不在于技术,而在于现实的复杂性。
首先,阿波罗时代的登月任务与现在的自动着陆器完全不同。
载人航天的控制精度远远高于无人探测器,毕竟宇航员可以实时操作,而无人探测器则要完全依赖预设程序和远程指令,这使得应对突发情况的能力大打折扣。
更何况,月球南极的地形极为复杂,遍布陨石坑和高低起伏的岩石,远比当年的阿波罗着陆点更加危险。
其次,现代探月任务的技术路线也有所不同。阿波罗任务依靠的是强大的载人飞船和登月舱,而今天的探测器更倾向于小型化、低成本,依赖商业航天公司执行任务。
这种模式虽然提高了发射频率,降低了单次任务的成本,但也意味着风险更大,一旦某个环节出现问题,整个任务都可能失败。
而“雅典娜”号的着陆失败,某种程度上也体现了这一问题。
回溯历史,美国自阿波罗计划后长达五十余年的探月停滞,导致技术断层与经验流失,是这起事件的主要原因。
当NASA在2017年启动载人登月的“阿尔忒弥斯”计划时,发现从着陆导航到月尘防护的诸多技术都需要重新开发。
面对预算压力与技术瓶颈,NASA才于2018年启动CLPS计划,将配套任务外包给14家私营企业,形成了“政府引导、商业主导”的创新模式。
例如“蓝色幽灵”号任务总成本仅约一个亿美元,而传统任务平均需5亿美元,这种“按结果付费”的机制,虽然降低了研发成本,但也带来了潜在风险。
那么为什么中国探月工程成功率如此之高,而且几乎没有推迟过任务节奏呢?
中国探月工程自2004年启动以来,从嫦娥一号绕月到嫦娥五号采样返回,再到嫦娥六号稳步推进,始终保持着“零重大失败”的纪录,成功率远超同期美国、日本等国的探月项目。
中国探月工程的成功,首先得益于“集中力量办大事”的体制优势。
与美国商业航天公司分散竞争的模式不同,中国探月工程由航天科技集团、中科院等“国家队”主导,形成“大协作、大攻关”的科研体系。
国家从顶层设计上制定了“绕、落、回”三步走战略,每一步都以前一步为基础,如嫦娥三号验证的着陆技术为嫦娥四号登陆月球背面铺平道路,而嫦娥五号的采样返回又为后续载人登月奠定基础。
这种“接力式创新”避免了重复投入,使技术积累呈现“滚雪球”效应。
回看2005年的《科学发现报》中对于中国探月工程三步走战略的描述,20年前的这份报纸中描述的世界各国探月规划,只有中国真正一步一个脚印走了下来,而美国、印度、日本,无一例外不是一拖再拖。
而以欧阳自远院士为首的科研人员们,借助嫦娥系列任务的数据也催生100多篇高水平论文,推动了我国月球地质学、空间物理学等学科跨越式发展。
从嫦娥一号划破夜空到玉兔二号在月背留下车辙,中国探月工程用20年时间走完了发达国家半个世纪的技术路程。
这其中其实并没有什么秘诀,有的只是“谋定后动”与“精益求精”!