日本即将登月!着陆技术美国都没用过:月表100米内高精度着陆

兮若灵灵 2023-12-07 23:24:19

就算探测器或者飞船着陆月球的精度达到几公里、十几公里甚至存在更大的误差,只要能够安全登陆月球,就已经是巨大的成功。因为月球与地球的距离比较远,探测器或者飞船在飞往月球的过程中会受到很多因素的影响,需要根据飞行情况进行轨道调整,这也导致探测器或者飞船很难精准着陆到预选的着陆点中心位置。

在之前的登月任务中,飞船登陆月球的精度一般都不是很高,精度在几公里或者十几公里,而现在日本正在对月球发起挑战,他们的SLIM探测器即将在下个月登月,旨在实现月球表面目标100米内的高精度着陆。探测器在距离地球大约38万公里远的月球表面实现这么高精度的着陆,难度系数还是比较高的。

SLIM探测器

在今年9月7日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在日本种子岛航天中心发射了一枚H-IIA火箭,将SLIM月球着陆器(智能月球探测器)和一个名为XRISM的X射线空间望远镜送上了太空。

在进入太空后,名为XRISM的X射线空间望远镜已经成功部署到近地轨道,而SLIM月球着陆器则开始了飞往38万公里外月球之旅。

到现在,这个月球探测器已经在太空中飞行了将近2个月时间了,不过它还没完成登陆月球。按照计划,这个探测器在发射升空后需要飞行3-4个月才会到达月球轨道,按照现在的飞行情况,这个探测器预计会在12月25日进入环绕月球飞行的轨道。

在12月5日,日本日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宣布这一个探测器将会在明年1月20日凌晨进行登月,尝试实现日本的首次软着陆月球,而且是实现高精准着陆月球表面。在实施下降步骤后,这个探测器在20分钟左右就会实现着陆月球。

SLIM月球着陆器的着陆点选择在月球SHIOLI陨石坑附近的一个坡度为15°左右的斜坡。为了实现高精度着陆月球表面,这个探测器在着陆的过程中会使用相机对月球表面进行拍摄,然后与提前录入的月球地图进行比较,并根据实际的情况去调整着陆轨道。当探测器即将着陆到月球表面时,会采用主起落架先接触地面,然后再向前旋转达到稳定的“两步着陆法”。采用这样的技术进行登月,探测器可以在包括斜坡在内的特殊地点进行着陆。

从发射升空,到进入月球轨道,再到进行登月,SLIM月球着陆器整个奔月之旅飞行时间长达几个月,比之前印度的月船3号探测器还要长得多。这是因为这一个探测器在飞往月球的过程中,使用自身搭载的推荐系统进行轨道调整,采用了最大限度减少推进剂消耗的弹道设计,所以飞行时间就比较长。

SLIM着陆方式示意图

如果SLIM月球着陆器能够成功软着陆到月球表面,那日本将会成为世界上继苏联、美国、中国和印度之后,第5个成功实现探测器在月球上软着陆的国家。如果在这个时间节点没法实施着陆,那着陆时间就会推迟到明年2月,再择机进行登月。

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的高管表示,SLIM月球着陆器的着陆精度非常高,误差不会超过100米,这是在月球等重力天体上进行的前所未有的高精度着陆,验证未来月球探测器所需的精确着陆技术。

虽然包括中国、美国、前苏联、印度等国在内的国家之前都成功登陆月球,但是以往登陆月球的精度都不是特别高,有时候误差达到十几公里。日本SLIM月球着陆器这样高精度的着陆技术,连美国都没有在月球上面进行过。

登月技术难在哪?

登陆月球实在是太难了,之前在2019年,以色列的创世纪号探测器以及印度的月船2号探测器在登陆月球过程中失去了联系,在今年4月日本的“白兔-R”1号探测器登月失败,今年8月俄罗斯的月球-25号探测器也登月失败。

或许有一些朋友认为,日本的隼鸟2号探测器之前已经成功去更加遥远的龙宫小行星上面采集样本返回地球,他们能够登陆尺寸更小、距离更远的小行星,登陆月球应该不是什么难事吧!

但事实上,探测器登陆小行星和登陆月球的难度并不在一个级别。

不可否认,飞往更加遥远的小行星进行采样,对于探测器的飞行控制等方面来说,确实是巨大的考验,在某些方面比登陆月球更难,例如深空测控的难度。

与登陆小行星相比,月球有更大的体积、质量,所以月球的引力就不能忽视,月球的引力成为了探测器、飞船登陆月球过程中不得不面对的问题。而在登陆小行星时,小行星的体积、质量一般都很小,对探测器的引力非常小,基本上可以忽略不计,探测器只需要控制好自身的推力来改变与小行星的相对速度、相对位置就行了。

而登陆月球就不同了,探测器在着陆的过程中,需要根据月球的引力、自身的飞行速度来控制探测器的下降速度。如果探测器下降月球的速度过小,探测器可能就没法抵达月球表面,而如果下降速度过快,探测器可能就会坠毁到月球表面,也就是由软着陆变为硬着陆,甚至坠毁。这样的情况,是之前日本隼鸟2号探测器在龙宫小行星上面采样时几乎不存在的问题。

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兮若灵灵

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