自从印度宣布第三次月球探测计划以来,质疑的声音一直都没有中断过。但是印度空间研究组织还是顶着压力把月船三号给发射了出去。然而,刚发射出去,就闹笑话了,因为根据第三方公布的轨道数据,火箭并没有把飞船给送入预定轨道,有可能会导致最终发射失败。我是东城观星,再跟大家聊聊航天的话题。
说实话,印度航天的表现还是可圈可点的,总体来看有成本低、成功率高的特点,而且多次挑战高难度动作都成功了。比如曾经实现过一枚火箭发射最多卫星的世界纪录,第一次月球探测挑战成功,第一次火星探测挑战成功等。但是,印度航天的独立自主能力稍微差一些,疫情三年对印度航天影响很大,以至于有人质疑印度航天到底是不是自己搞出来的。
印度月船三号是被寄予厚望的一次月球探测,一旦成功将成为世界上第四个成功实现月球软着陆的国家。在它之前月船二号是印度第一次尝试月球软着陆,而且成功执行到了着陆阶段,只是最后软着陆变成了硬着陆。上一次的失败,给印度航天带来了不小的打击,甚至压缩了月船三号的经费。可以预料,如果月船三号再失败的话,印度短时间内不太可能再独立执行下一次软着陆尝试了,最多选择跟其他国家合作。
按说失败是成功之母,在吸取了上一次月船二号失败的教训以后,月船三号应该会更顺利一些。但没想到,月船三号性能如何还没有充分验证,火箭那边却出问题了。成功发射过月船二号的火箭,这一次却出现了小失误,并没有把月船三号送入预定轨道,至少比当年月船二号的轨道要低一些。虽然不能说是失败了,但至少给后续的工作带来了一定的麻烦。到底这次月球着陆之旅还能成功吗?
很多人都在质疑,印度这种逐步提高轨道的发射方式就有问题,风险太高,甚至有人认为失败是大概率的。我倒是觉得印度这种发射方式是不得已而为之,同时也是比较稳妥的方案。说不得已,是因为印度火箭的运力确实不太给力,还不足以直接把月船三号送进地月转移轨道,必须先送到一个比较低的轨道,然后再靠飞船自己慢慢抬升轨道。
这样做的缺点就是发射周期长,需要多次调整轨道才能转入地月转移轨道,别人不到半个月就可以完成的发射,他们需要40多天才能完成。另外飞船需要携带大量燃料,不仅要带够路上的燃料,还要带上在地球轨道附近加速的燃料,这就让飞船看起来虚胖,不能携带足够多的载荷。
当然这样做也有优点。多次变轨虽然看起来很麻烦,但却可以提高精度,降低失败的风险。就拿印度月船三号来说,需要围绕地球轨道五圈以后才奔向月球,这五圈需要调整五次轨道。换句话说,如果有发射误差的话,有五次机会把误差调整过来,就算是比较大的误差,也可以分解到五次去逐渐纠正。这样的话就会降低发射失败的风险,提高成功率。在这方面,印度是比较有经验的,不管是月球探测,还是火星探测都是使用这样的方案,如果这次成功进入月球轨道的话,那印度的发射成功率100%。
不仅印度会这样做,世界其他国家也经常这样做。就比如中国的载人航天工程,虽然现在已经实现了货运飞船2小时快速交会对接,但是早期的发射都是很慢的,往往是20小时,甚至40多小时才能交会对接。这里的奥秘就是,时间越长围绕地球转的圈数越多,每一圈都可以校准轨道,校准的机会越多,那最后交会对接时精准度就越高,失败的风险就越小。随着对接技术的不断成熟,现在才开始采用两小时快速交会对接,提高了交会对接效率。这种快速交会对接对失误的容忍度比较低,能够实现也意味着发射技术的精炼。
在月球探测领域也是一样,很多人都认为只要火箭运力足够强,就应该直接发射到地月转移轨道。其实,直接发射到地月转移轨道对发射技术要求还是很高的。地月转移轨道是一条单行路,几乎不允许出现误差,一旦出现误差,中途纠正起来非常困难。就像印度这次发射,近地点高度误差达到30多公里,如果出现在地月转移轨道上,那就很难纠正了。
反而那种多次提升轨道的方式,对发射误差的容忍度会高很多。因为这类航天器切换轨道都是使用霍曼转移轨道,这样的转移方式最大的特点就是节省燃料,为了节省燃料,轨道切换时点火的位置和时间都是非常讲究的,错过最佳地点,那就事倍功半。对于地月转移来说,每次回到近地点是切换轨道的最佳地点,围绕地球五圈,那就有五次变轨的机会。大大提高了轨道切换精度,提高对发射误差的容忍度。一旦进入转移轨道,再发现较大误差的话,中间调整的代价就大多了,燃料耗尽都调整不过来也是有可能的。
逐渐升轨的这种发射方式,还有一个优势就是,飞船燃料携带量多。所有国家设计卫星和飞船的时候,都会多携带一定比例的燃料,以应对各种可能出现的异常情况。整个飞船燃料需求量越大,多携带的燃料也就越多。显然,携带的多余燃料越多,应对失误时就越从容。当然,如果不失误,后期剩下的燃料也就越多,可以支持完成更多任务。比如中国的嫦娥一号和嫦娥二号,都因为发射顺利误差小,剩余燃料比较多,而多完成了很多任务。再比如印度的火星探测器曼加里安号,也因为发射顺利,燃料剩余量多,实现了超期服役,从发射到失联用了将近十年,这也是印度很骄傲的一点。
当然,携带的燃料够多的话,应对误差的能力也就越强。只要后面不继续出现误差,月船三号现有的燃料量应对这次误差还是有把握的。话又说回来了,如果前面消耗燃料过多的话,后面应对更多突发状况的能力也会减弱,印度还需要期待后面尽量不要再失误了。
总之,印度这次发射误差,只要后面不再出现新失误,还是有很大的机会调整回来的。
虽然发射误差给印度带来了一定的困扰,但对于印度月船三号来说,最大的风险不是发射误差,也不是轨道转移困难,而是软着陆技术。印度上次软着陆失败,给这次着陆敲响了警钟。以前没太在意的很多细节都进行了纠正和强化。比如着陆器的燃料携带量增加了,载荷反而减少了。这样做的目的很明确,这次发射最重要的是成功,而不是科研成果。只要着陆成功,哪怕没有获得太多实验数据都无伤大雅,下一次补上就可以了。但如果失败,很有可能就没有下一次了。
印度这次着陆尝试,减少了发动机数量,增加了燃料量,同时使用了动力可调发动机,再加上使用更结实的着陆腿,这些措施都能有效降低着陆失败的风险。发动机数量减少,可以降低操控难度。增加燃料量,可以给最后阶段留下更多的燃料,以应对更多不确定性的风险。激光测距、动力可调、增加着陆腿强度,这些措施的采用,都会提高着陆的成功率。但这些措施是否足够保险,能否最终成功,还是打着问号的,毕竟航天是高风险的行业,月面软着陆的难度更大、风险更高,稍有不慎就会变成硬着陆。
你觉得印度月船三号能着陆成功吗?
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