扒开俄“月球-25”老底：盲降登月，关键装备造不出，落后于印度

进入21世纪以来，在嫦娥探月工程的带动刺激下，各国深空探测的重点逐渐转向月球，其中尤以月球南极最为引人注目，因为月球极区有两大战略资源：

首先是连续光照。月球极区与地球极区一样都有极昼与极夜，极昼意味着探测器的太阳能电池能接收到长时间的连续光照，从而大幅延长工作时间，而不用像玉兔二号那样需要经常面对月夜考验。月球极区还有高山地形，部分高地甚至在极夜时也有光照，从而进一步延长全年光照时间。

再就是水资源。据嫦娥五号采集的月壤研究分析表明，月球的确有水，甚至是遍布月球全球。绕月卫星观测数据也表明，月球极区水资源更为丰富，因为那里有极夜现象结合地形阻隔，存在永久阴影区，身处其中的水资源以冰的形式存在，而且相较于其它地区的水资源更易提取。

有了水，不仅可以解决航天员的生存生活用水，还可以制氧，甚至能用于制备氢氧发动机所需的推进剂，是未来可持续低成本探测开发月球的战略资源。

之所以聚焦月球南极，而不是月球北极，是因为月球南极水冰资源更为集中。

月球的南极（左）与北极（右）表面冰的分布，蓝色代表冰的位置，画面中的黑色阴影区温度更低。

为了这两大战略资源，目前已经有两个人类探测器在路上，一个是已经进入绕月轨道的印度月船三号探测器，另一个就是也已经踏上奔月之旅的俄“月球-25”号探测器。

“月球-25”号探测器对于俄航天而言，至少有三大意义：

1.是俄立国三十二年来发射的第一个月球探测器；

2.是俄立国三十二年来成功发射的第一个深空探测器；

3.重启了中断将近半个世纪的“月球系列”探测器发射任务，有望恢复登月能力。

然而，作为世界级航天强国，俄“月球-25”号探测器并没有表现出与其航天地位相称的实力，在登月技术能力上不仅无法与嫦娥系列着陆器相比，甚至落后于印度月船三号，这个结论与大众的普遍认知是错位的，但这却是现实。本篇文章就来扒一扒“月球-25”号探测器的老底……

晚月船三号半个多月发射的“月球-25”号，为什么能后发先至？

按照计划，“月球-25”号登月时间将早于月船三号。这是因为两探测器所走的轨道不同，“月球-25”号直接进入地月转移轨道，省去了月船三号借助地球引力加速抬升轨道的步骤。

难道是因为发射“月球-25”号的火箭运力更强？非也。

发射“月球-25”号的联盟1.5b火箭的地月转移轨道运力是2.35吨，而发射月船三号的LVM3-M4火箭的地月转移轨道运力则是2.38吨，印度火箭的运力甚至略优于俄火箭。

月船三号之所以没能直接进入地月转移轨道，是因为它所承担的任务更多，导致探测器的重量更重，达到了3.9吨，超出了LVM3-M4火箭的地月转移轨道运力。

换句话说，如果用俄联盟1.5b火箭发射印度月船三号，同样无法直接进入地月转移轨道。如果用印度LVM3-M4火箭发射俄“月球-25”号，也完全可以直接进入地月转移轨道。

俄“月球-25”号只有一个着陆器，只能在月面进行原位着陆探测，而月船三号除了可以进行原位着陆探测，还携带有一辆月球车。为了让月球车能够驶离着陆器至月球表面，还需要配套的坡道转移机构，这些都是重量，仅依靠着陆器已经无法保障，所以需要增配推进舱，这才使得印度月船三号的重量飙升。

话说，“月球-25”号也曾计划搭载月球车，但是受限于预算问题，最终没能携带。

“月球-25”号能够直接进入地月转移轨道是其后发先至的原因之一，另外一个原因是探测器在完成近月制动后，可以直接进入平均距离约100公里的绕月目标轨道，无需像月船三号那样，先进入远月点较高的大椭圆轨道，然后再逐步降轨，这就要耽误很多时间。

绕月轨道的差异，其实与能否直接进入地月转移轨道的原因一样，都是因为探测器重量不同，所配置动力可提供的速度增量也不同导致。

难产十八年，“月球-25”号能否重塑俄航天往日雄风？

延续月球系列命名规则的“月球-25”号也有着重振昔日航天雄风的寓意，而上一个月球探测器“月球-24”号任务距离今时今日已经过去了整整四十七年，而这早已是前朝往事。

虽然对比前朝，如今俄航天早已是物是人非，但“月球-25”号还是尽可能利用了所剩无几的技术遗产，比如该着陆器配置了可在月夜期间供热供电的同位素核电源，使其设计寿命将远超月船三号，再就是配置了可以挖取月壤的机械臂。

“月球-25”号与“月球-24”号之间有将近半个世纪的时间鸿沟，意味着服务月球探测的配套产业链、人才队伍、任务经验的传承等早已不复存在，想要重建又是何其艰难。在“月球-25”号之前，俄航天也曾发射过火星-96、福布斯-土壤两个深空探测器，但其结局无一例外都是以再入地球大气层的失败结局告终。

再比如“月球-25”号，该项目早在2005年就已经启动，在它难产的十八年当中推迟发射次数都已经多到数不过来。屡屡推迟的背后凸显的是俄航天工业系统性缺陷，很多关键设备对外依存度过高，而无法自研自制。

关键装备造不了，俄“月球-25”号只能盲降登月

发射质量1.8吨的“月球-25”号探测器分为上下两部分，上面是载荷仪器舱，太阳能电池也在载荷仪器舱侧壁布置，旨在适应登陆月球高纬度区域太阳高度角较小的光照接收条件，下半部分则是推进舱，有四个外置的燃料贮箱。

苏俄深空探测器大多数都是这种布局，这主要是因为他们在探测器减重工艺上有所欠缺，许多元器件无法实现小型化，但减重又是深空探测器的刚需，所以他们就只能在温控措施的简化上想办法减重。

整个探测器没有复杂的流体回路温控系统，燃料贮箱只有隔热薄膜包覆，上半部分的载荷仪器舱也只是辅以散热蜂窝面板，如此设计的可靠性通常是难以保障，这也是苏俄深空探测器失败率较高的原因之一。

紧贴燃料贮箱还配置有4条着陆腿，用以缓冲着陆冲击能量，并支持着陆器的原位探测。

“月球-25”号的推进舱主动力是1台4700N变推力发动机，推力变化区间是83%至100%，与印度月船三号的4台800N变推力发动机的变推区间类似。与之对比，我嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号三个着陆器的主动力是7500N变推力发动机，推力变化区间是16%至110%。

主动力可承担轨道控制、着陆下降减速任务，“月球-25”号由于变推能力有限，因此又增配了2台600N小推力发动机，可对探测器轨道进行精准微调，也是着陆下降末段的主要动力。除此之外，还有12台用于姿态控制的小型发动机。

待测控时间窗口、着陆区光照条件满足需求后，“月球-25”号即可开始登月行动，首先它会从100公里圆轨道降轨至近月点18公里的椭圆轨道，并从此高度开始下降登月。

与之对比，月船三号的登月起始点高度是30公里，嫦娥三号的登月起始点高度则是15公里，高度越高往往意味着登月行程越长，这与主发动机的减速能力直接相关，不论是“月球-25”号，还是月船三号，其主动力都无法与我们的7500N变推力发动机相比，因此我们的登月起始点高度更低。

跨过登月起始点高度后，“月球-25”号就进入到动力减速段，这一阶段主要通过主发动机大幅消减飞行速度，同时高度也持续降低，到3公里高度时探测器进入调整段，姿态逐渐转为垂直下降，到700米高度时，反推动力以最大推力工况运行，距离月面仅20米时再以小推力工况运行。

嫦娥系列着陆器在距离月面两三米高度时，伽马关机敏感器会向主发动机传递关机信号，最终着陆冲击能量由着陆退吸收，提前关机是为了尽可能降低月尘带来的干扰。

“月球-25”号只在着陆足垫配置接触式传感器，也就是说该着陆器只能在接触月面后才能关闭主发动机，月尘干扰会更严重。

“月球-25”号整个登月过程，没有悬停，与之对比，印度月船三号可以在距离月面约1300米高度悬停，我们的嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号皆可在距离月面百米高度悬停。

悬停是为了给识别着陆区障碍选定安全着陆点服务，“月球-25”号之所以没有悬停，是因为它根本不具备障碍识别与选定安全着陆点的能力，这不是信口开河，因为俄科学院空间研究所的报道原文就是这样写的：着陆器在着陆阶段没有主动机动系统。

这意味着什么？意味着俄“月球-25”号探测器要开历史倒车了。

回首20世纪，除了有宇航员参与驾驶的阿波罗登月计划外，人类发射的用于登月的无人着陆器均不具备在着陆末段的障碍识别与机动规避功能，这些着陆器只能选择大片开阔平坦区域，沿着设计好的弹道落下去，没有障碍识别与机动规避功能，失败率较高，这就是“盲降”。

“月球-25”号探测器就是选择了一块较大的开阔平坦区域，俄科学院空间研究所官网原文就是这样写的：着陆区必须相当大，着陆椭圆是30公里X15公里，因为着陆器在着陆阶段没有主动机动系统。

举一个通俗的例子，所谓盲降就好比，从A城市到B城市，飞机知道飞行航线，但是抵达B城市后找不到机场在哪里。

人类无人探测器盲降月球的历史是由我国嫦娥三号探测器终结，该探测器首创“粗避障+精避障的接力避障方案”，首先可以在千米级高度使用光学成像敏感器对较大的障碍物进行机动规避，然后月面百米高度悬停，识别着陆区更为精细的障碍地形，并选择安全着陆点，然后机动规避，最终确保高可靠的安全登月。

没有障碍识别与机动功能的俄“月球-25”号探测器意味着要重回20世纪盲降月球的老路。

为什么一定要有障碍识别与着陆末段的机动功能？

即便现在人类可以获取高分辨率的月面照片，可以提前选取安全的着陆点，但是探测器在登月过程中，首先有轨道偏差，还有反推发动机的推力偏差，所谓失之毫厘差之千里，这些偏差足以使得着陆器偏离提前选定的安全着陆点。

那么在陌生着陆点，又如何确保不落在深坑或巨石之上？因此，为了提高登月成功率，就必须有障碍识别与机动规避功能，从这项核心功能来看，俄“月球-25”号落后于印度的月船三号。

月船三号的障碍识别与机动规避能力虽然比不上嫦娥三号的粗避障+精避障的接力避障，但人家好歹还是有一双能够识别障碍物的眼睛，它可以在1300米高度悬停，利用光学成像敏感器识别较大的障碍物，并选出较为安全的着陆点。

为什么俄“月球-25”号不能具备障碍识别能力？事实上别说是障碍识别，他们就连盲降登月资格的获取都异常艰难。

原本“月球-25”号计划搭载一款名为“COU”的光学相机，该载荷由欧空局负责提供，这台相机具备对较大的障碍物进行粗避障的能力，但后来由于众所周知的战争因素，欧空局COU光学相机载荷撤出了俄“月球-25”号探测器项目，因此不再具备末段自主障碍识别与机动能力。

早期“月球-25”号探测器宣传视频中，它是有末段障碍识别与机动能力的，只不过，现在没这功能了。

为什么说“月球-25”号连盲降登月的资格都难获得？因为即便是盲降月球，也需要测速测距功能，以保证着陆器能够沿着设计弹道飞向目标区。俄自主研制的微波测距测速敏感器研制过程也是颇为坎坷，由于研制进度无法保证，这才导致探测器发射时间屡屡推迟。

“月球-25”号探测器相较于印度月船三号，登月保障能力更差

主要体现在测距测速能力差异上，“月球-25”号探测器费了九牛二虎之力也仅有微波测距测速功能，而印度月船三号则配置了激光测距、激光测速、微波测距、水平速度相机、位置检测相机等一系列互为备份的传感器，基于避障功能设计，后者还有着陆器危险检测和规避相机。

“月球-25”号探测器所表现出来的自力更生能力也弱于印度月船三号，因为早在月船三号前身月船二号任务阶段，人家也曾经计划外购激光测速敏感器，但由于买不到，转而自研。虽然月船二号最终登月失败，但激光测速敏感器全程工作正常，这台载荷的研发依旧是成功的，而这也已经是多年前的事。

盲降月球失败率有多高？

以月球系列为例，总共进行了11次月球采样返回任务，仅3次成功，有5次失败是运载火箭故障，有2次失败是未能实现软着陆，有1次失败是因为着陆后倾覆，即便不计算运载火箭故障的失败次数，月球系列盲降月球的失败率也有50%。

再以NASA的勘测者系列着陆器的盲降案例为例，该系列总计有7次任务，其中有2次失败，失败率约29%，其中勘测者3号还曾因为高反射率岩石迷惑了测距敏感器，下降发动机未能及时关闭，导致着陆器在月面发生了两次弹跳，幸运的是着陆器完好。

只能盲降月球的勘测者-3着陆器在着陆月面时有两次弹跳，照片由阿波罗12号宇航员拍摄。

从LRO月球勘测轨道飞行器拍摄的“月球-24”号采样返回探测器的着陆级遗址可以看到，其与一个直径六十多米的撞击坑边缘仅有十几米距离，从下面这张画面中就不难理解，在没有自主障碍识别与机动规避能力情况下，为什么月球系列采样返回任务有高达50%的失败率（不计算运载火箭故障情况下）：

盲降登月并非不能成功，其失败率需要多次任务实施才能更直观地显现出来，因此，如今的俄“月球-25”号登月任务，仍然有成功概率。通过“月球系列无人采样返回任务”与“勘测者系列着陆任务”对比可知，即便是盲降登月也有水平高低差异，后者的成功率就显著高于前者，这还得看基本功是否扎实，比如测距测速敏感器的可靠性。以此为据，诞生于21世纪的“月球-25”号，即便采用盲降登月方案，其成功率高于以往也是情理之中。

无人探测器登陆地外天体的障碍识别与机动能力的天花板是嫦娥系列着陆器

正如前文所述，嫦娥三号终结了人类无人探测器盲降月球历史，靠的就是粗避障+精避障的接力避障技术，粗避障可以使用光学成像敏感器在较高的高度对较大的障碍物进行机动规避，月船三号所具备的避障能力基本就等同于我们的粗避障。

嫦娥三号第一次避障（粗避障）光学成像敏感器拍摄的图像，及选取的着陆点。

更为复杂的是精避障，说到这还是先回到欧空局那台撤出“月球-25”号探测器的COU光学相机，其最终目标是要研制出精确智能着陆系统（PILOT），这是由着陆摄像头、3D成像激光雷达、着陆处理单元组成的智能着陆系统，可以自主识别着陆障碍并选定安全着陆点，计划到2025年研发成功，并用于NASA的阿尔忒弥斯计划。

其中研发难点是3D成像激光雷达，有没有觉得这台载荷似曾相识？是的，其与我们嫦娥系列着陆器配置的激光三维成像敏感器是同类载荷，这说明什么？说明西方世界梦寐以求的登月装备早在十年前我们就已经研发成功，并通过嫦娥三号成功登月的实际飞行考验，而他们还在研发的路上。

截至目前，我国仍是全球唯一成功研发激光三维成像敏感器，并通过飞行任务考验的国家，NASA也早有计划，但至今尚未成功。

激光三维成像敏感器结合激光测距敏感器可以在百米高度对着陆区进行多波束快速立体成像，并将图像数据信息进行网格化处理，然后通过螺旋算法快速选定安全着陆点。此项技术不仅确保了嫦娥系列登月任务三战三捷的100%成功率，而且也应用于天问一号火星探测器的着陆平台上，从而使得我们创造了一次发射实现火星探测绕落巡这一史无前例的伟大成就。而我们并不会就此止步……

嫦娥系列着陆器基于激光测距敏感器与激光三维成像敏感器组合使用方案绘制着陆区高精度三维立体图。

媒体宣传“月船三号”与“月球-25”号都想拿下月球南极登陆任务世界第一的头衔，他们去的真是月球南极吗？

先来看这哥俩的登月位置：

月船三号首先预定着陆点：69.367°S, 32.348°E（曼齐努斯撞击坑和辛佩留斯撞击坑之间）；

“月球-25”号首选预定着陆点：69.5°S，43.5°E（博古斯拉夫斯基撞击坑以北）。

如果参照地球极区纬度划分，这两个坐标位置可以算南极，但还是要强调一下，月球不是地球，如果硬是拿地球的标准套用月球，这无异于“刻舟求剑”。

根据月球黄道面与白道面夹角计算，月球的极区划分纬度是南北纬86°，显然他们所登陆的位置均不是月球南极区域。

图中红框内才是有极昼极夜现象的月球南极，而月船三号与“月球-25”号的着陆点甚至无法在此图中标示，因为他们的登陆点纬度均没有高于南纬70°。

对于这个问题，印度空间研究组织是务实的，人家其实在任务介绍中已经明明白白地说了是“近极区”，而非真正的极区。

人类的月球南极探测还得看“嫦娥七号”

在嫦娥探月工程的刺激下，立志登月的国家有很多，想要去月球南极的也很多，然而月球南极正如月球背面一样，并不是想去就能去，其中的一个重大技术瓶颈就是通信。

想在月球背面部署探测器没有中继卫星是不可能的，正如鹊桥号中继卫星之于嫦娥四号。同理，如果没有中继卫星，着陆月球真正的南极也是难上加难。

以印度月船三号为例，虽然登陆的并非是月球南极区域，但也是高纬度区域，它还是拓展了推进舱的中继通信功能，但是推进舱的轨道周期短，对着陆器的中继通信支持是非常有限的，因为推进舱过顶中继通信的时间太短。

再看，俄“月球-25”号，登陆位置的纬度还比月船三号略高，为什么它不用中继卫星？这是因为月球的天平动现象，使得月球高纬度区域在一定时间内可以对地球可见，但即便可见也会受地形阻挡而中断通信，所以“月球-25”号在没有中继卫星支持下，即便成功登月，即便有核电源支持，其工作效率也会很低。

因为月球天平动现象的存在，人类在地球上能观测到59%的月面，而不仅仅是月球正面。

除我国以外，经过梳理其它各国月球南极登陆探测规划可知，只有NASA的商业月球有效载荷计划中的马斯腾任务一、直觉机器公司任务二两个无人着陆器的预选着陆区位于月球南纬86°以南地区，再有就是旨在载人重返月球计划的阿尔忒弥斯三号任务。

美国直觉机器公司新星-C着陆器计划使用嫦娥三号同类型避障设备：激光三维成像敏感器。

NASA的两个计划着陆月球南极的无人着陆器大概率要推迟发射，而且其着陆器设计寿命均只有十几天，为什么这么短？不是说月球南极有连续光照吗？难道是因为没电？

此时限制他们设计寿命的因素就不再是能源，而主要是通信，这些着陆器均没有中继卫星支持，所依赖的是月球天平动现象导致的月球南极对地球可见，此时不需要中继卫星也可通信，但时间周期很短，每个月中只有半个月对地球可见，而且对地通信高度角不得超过6.5°，这就是为什么NASA两个月球南极着陆探测器的设计寿命仅有十几天的原因。

至于阿尔忒弥斯三号载人登月任务，看看星舰的命运多舛就知道他们计划2025年载人重返月球有多么不靠谱。

满世界找月球南极登陆任务，转了一圈还得看我们的嫦娥七号

再过几个月，服务嫦娥七号月球南极探测的鹊桥二号中继卫星就将发射，该卫星将运行在一条大椭圆冻结轨道上，在这条轨道上基本不需要轨道维持，燃料消耗极少，因此设计寿命可以长达八至十年。

大椭圆冻结轨道的远月点刚好在月球南极一侧，确保中继星在更长时间内高悬在月球南极上空，不仅通信时长更长，而且鹊桥二号可以同时服务十个探测器的地月中继通信，不仅能服务多器组合的嫦娥七号，也可以满足月面科研站的中继通信需求。

鹊桥二号原本是嫦娥七号的组成部分，但是考虑到轨道机动，以及服务嫦娥六号月球背面采样返回任务，所以让鹊桥二号单独先期发射。

嫦娥七号预计将于2026年发射，其首选着陆点是沙克尔顿撞击坑周围，具体坐标是88.8°S, 123.4°E，纬度高于86°S，这是正经八百的月球南极区域，此区域有众多的连续光照区与富含水冰资源的永久阴影区。

红圈内是有极昼极夜现象的月球南极，蓝框内是嫦娥七号首选着陆区。

嫦娥七号是一个由推进舱、着陆器、月球车、飞跃探测器组成的多器联合的大规模探测器。

着陆器携带月球车、飞跃探测器一道登月，为了登陆月球南极复杂地形，同时为后续月面科研站的多器月面集中部署任务探路，嫦娥七号着陆器将在嫦娥三、四、五号高可靠高安全登月技术基础上再进一步，攻克月面定点着陆技术，具备指哪落哪的能力。

定点着陆有两种技术实现途径，一种是上图展示的基于无线电信标导航的方式，另一种则是基于地形相对导航技术，嫦娥七号登陆月球南极时月面并没有无线电信标，因此可以推测，它将采用地形相当导航技术实现月面定点着陆技术的突破。两种技术都是月面科研站建设的需求，我们都会拥有。

月球车预计将被命名为玉兔三号，飞跃探测器可视作能反复起飞着陆可飞行移动的着陆器，它能够从月面起飞直接飞入永久阴影区原位探测水冰资源，获取水冰资源存在与否的直接证据。

嫦娥七号的亮点有很多，通过看其各器搭载的科学载荷就可感知它的能力之强：

推进舱：高分辨率立体相机、月球微波成像雷达、宽谱段红外光谱成像分析仪、月球中子伽马谱仪、环月磁强计

着陆器：月壤挥发分测量仪、月表环境探测系统、极紫外相机、月震仪

玉兔三号月球车：拉曼光谱仪、测月雷达、月表磁场测量仪

飞跃器：月壤水分子分析仪

还有“月壤侵彻式勘察器”等特色功能载荷。

受限于篇幅，仅以推进舱携带的高分辨率立体相机为例，据竞争择优载荷功能指标要求披露，该载荷要求在100公里高度对月面全色成像分辨率达到0.5米，且成像幅宽要大于等于18公里，这意味着在成像分辨率与NASA的LRO月球轨道勘测飞行器的窄视场相机一致条件下，我们的成像幅宽将是他们的三倍以上，这意味着我们将在更短的周期内获取更多的月面高分辨率成像数据。要知道，这还只是竞争指标要求，实际胜出的载荷能力也肯定会更优。

如果说天问一号火星探测器是探月工程绕落回三步走技术成果在火星探测领域的转化，那么嫦娥七号就将是我国月球探测继往开来的新一代国之重器，后续还将有嫦娥八号探测器降落在不同地点，以此为基础，我们还将打造由我国主导的国际月面科研站，毫无疑问我们已经进入世界航天第一梯队，并且在不远的将来也完全有能力居于世界航天第一梯队的最前列。

没有谁可以随随便便成功，我国探月工程也是一步一个脚印走到现在，早年嫦娥一号任务时，探测器的国产化率也只是略微高出80%，我们衷心祝愿俄“月球-25”号探测器能够收获成功，毕竟他们也是我们国际月面科研站的重要成员，只要他们能够坚守可持续的发展战略，打好基础，相信有一天他们也可以像我们一样，进入探月自由王国的境界。