隨著法國加入阿爾忒彌斯協(xié)定，這個(gè)由NASA主導(dǎo)的月球探測(cè)計(jì)劃的成員國數(shù)量已經(jīng)增加至20個(gè)，當(dāng)然其中不乏巴林、阿聯(lián)酋等小國，但是它表明一個(gè)排擠我們的月球版國際空間站正在培育發(fā)展之中。
法國航天局負(fù)責(zé)人菲利普·巴蒂斯特（左）與美國NASA負(fù)責(zé)人比爾·納爾遜（右）簽署阿爾忒彌斯協(xié)定。
阿爾忒彌斯計(jì)劃是美國主導(dǎo)的多國參與的月球探測(cè)項(xiàng)目，計(jì)劃部署月球軌道空間站以及大量的月面設(shè)施，目的是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的月球探測(cè)與開發(fā)。
這項(xiàng)計(jì)劃乍一看上去是科學(xué)探測(cè)任務(wù)，但是其中夾帶的私貨也不少，比如阿爾忒彌斯協(xié)定允許各國在月球基地部署排他性防御設(shè)備，而最具能力部署這些設(shè)備的國家是誰？顯然只有美國一家，這就是21世紀(jì)的月球版“跑馬圈地”。
阿爾忒彌斯協(xié)定允許其成員國在月球部署“防御性”設(shè)備
除了阿爾忒彌斯計(jì)劃對(duì)我們的排擠，在今年第11屆國際空間站研究與發(fā)展研討會(huì)上，美國代表再次指出，必須警惕中國航天的發(fā)展壯大。
發(fā)射嫦娥五號(hào)月球采樣返回探測(cè)器的“長(zhǎng)征五號(hào)遙五火箭”
種種事實(shí)表明，新世紀(jì)的太空競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)不可避免。
就在今年年初，先后有6家探測(cè)器定下了登陸月球的目標(biāo)，其中近半數(shù)都將服務(wù)阿爾忒彌斯計(jì)劃，此時(shí)此刻今年已經(jīng)過半，這6家探測(cè)器的任務(wù)進(jìn)展如何？我們又將對(duì)群雄逐鹿的月球作何反應(yīng)？本文將全面系統(tǒng)、深入淺出地探討這兩個(gè)問題。
計(jì)劃今年登陸月球的6家探測(cè)器分別是：
游隼任務(wù)一（美國）、直覺機(jī)器任務(wù)一（美國）、白兔R任務(wù)一（日本）、探月智能著陸器SLIM（日本）、月船三號(hào)（印度）、月球-25號(hào)（俄羅斯）。
游隼任務(wù)一（美國）
游隼著陸器由“宇宙機(jī)器人公司”負(fù)責(zé)研制，該著陸器承接了NASA商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃的第一份商業(yè)運(yùn)輸合同，總價(jià)值0.795億美元。
“游隼任務(wù)一”是該公司內(nèi)部任務(wù)編號(hào)，在NASA商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃框架內(nèi)的任務(wù)編號(hào)則是“CLPS-1”。
游隼著陸器
游隼著陸器高1.9米，寬2.5米，發(fā)射質(zhì)量1.285噸（包含0.45噸推進(jìn)劑），首次任務(wù)搭載包括月球表面光伏研究、線性能量轉(zhuǎn)移光譜儀、近紅外揮發(fā)性光譜儀、質(zhì)譜儀等設(shè)備在內(nèi)的14臺(tái)有效載荷，有效載荷總重90公斤，著陸下降發(fā)動(dòng)機(jī)是5臺(tái)ISE-100發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)推力660N左右，總推力3300N，推力大約相當(dāng)于嫦娥系列著陸器使用的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的一半，該型發(fā)動(dòng)機(jī)是導(dǎo)彈防御計(jì)劃的技術(shù)遺產(chǎn)之一。
游隼著陸器使用的ISE-100型660N下降發(fā)動(dòng)機(jī)
游隼著陸器無定點(diǎn)著陸能力，著陸誤差24公里 6公里，具備尋找安全著陸點(diǎn)能力，以此確保安全著陸。著陸后該著陸器及其搭載的有效載荷并不能像嫦娥系列著陸器那樣超長(zhǎng)待機(jī)，只能在月面生存不超過14天，因?yàn)樗鼪]有配置類似同位素核熱源的輔助熱控設(shè)備。
游隼著陸器結(jié)構(gòu)測(cè)試
游隼任務(wù)一的特點(diǎn)是搭載有效載荷數(shù)量多，其中包括多部小型月面巡視器，比如卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的小型四輪月球車、智利AngelicvM公司研制的小型四輪月球車、日本Dymon公司的妖姬號(hào)兩輪月球車，上述月球車均為小型或微型巡視器，不僅越障能力有限，可持續(xù)工作的時(shí)間也非常有限，這些月球車有的是為了突破有無，有的是為了驗(yàn)證新技術(shù)，總而言之游隼任務(wù)一為這些想要進(jìn)軍月球的國家提供了機(jī)會(huì)。
游隼著陸器搭載的小型月球車
游隼任務(wù)一的著陸點(diǎn)在月球正面東北方向的死湖，這里是一塊六角形玄武熔巖平原，直徑約159公里，平原中心點(diǎn)偏右的位置是比格環(huán)形山。
游隼任務(wù)一預(yù)選著陸區(qū)：月球正面死湖（畫面中間的大片開闊平原）
選擇此處著陸有著工程與科學(xué)價(jià)值的雙重考量，首先這里有大片開闊平原，為不具有定點(diǎn)著陸能力的游隼著陸器提供了相對(duì)安全的著陸區(qū)，降低了登月任務(wù)的難度?？茖W(xué)價(jià)值方面，人類此前探測(cè)器均未到訪此地，存在大量未知，有待實(shí)地考察。
火神-半人馬座火箭首飛載荷便是“游隼著陸器”
游隼任務(wù)一原計(jì)劃去年發(fā)射，但由于火神半人馬座火箭首飛推遲，導(dǎo)致任務(wù)進(jìn)度不得不放緩，目前最新計(jì)劃是今年12月發(fā)射，但是鑒于火神半人馬座火箭的不確定性，再次推遲至2023年發(fā)射也將是大概率事件。
直覺機(jī)器任務(wù)一（美國）
直覺機(jī)器公司于三年前受領(lǐng)了NASA商業(yè)月球載荷服務(wù)計(jì)劃的第二份合同，任務(wù)編號(hào)“CLPS-2”，將使用新星-C著陸器承運(yùn)多個(gè)有效載荷至月球正面。
新星-C著陸器效果圖
新星-C著陸器主體外觀呈六棱柱立方體，長(zhǎng)3米，寬2米，發(fā)射質(zhì)量1.9噸，攜帶包括激光后向反射器陣列、用于月球羽流表面研究的立體相機(jī)等設(shè)備在內(nèi)的9臺(tái)有效載荷，此次任務(wù)有效載荷總重約100公斤，反推發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)4000N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推進(jìn)劑是液氧甲烷。
新星-C著陸器底部是1臺(tái)4000N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)
直覺機(jī)器任務(wù)一預(yù)選著陸區(qū)在月球正面北半球的澄海與危海之間，預(yù)選著陸區(qū)直徑約200米，相較于游隼任務(wù)一的24公里 6公里的預(yù)選著陸區(qū)范圍要小得多，因?yàn)樾滦?C著陸器將采用地形相對(duì)導(dǎo)航方案進(jìn)行登月，在著陸過程中實(shí)時(shí)獲取月面圖像，并與著陸器存儲(chǔ)的月面圖像進(jìn)行快速比對(duì)，以此獲得更為精確的導(dǎo)航參數(shù)，修正著陸彈道，進(jìn)而獲得更高的著陸精度，此項(xiàng)能力被稱為“定點(diǎn)落月”。
直覺機(jī)器任務(wù)一預(yù)選著陸區(qū)（月球正面澄海與危海之間）
值得一提的是，新星-C著陸器將借鑒嫦娥四號(hào)著陸器應(yīng)用的基于機(jī)器視覺理念的登月方案，配置有導(dǎo)航用多普勒激光雷達(dá)，該雷達(dá)是一個(gè)三光束光學(xué)頭，可提供著陸器在下降過程中精確的速度和距離信息，同時(shí)也可在著陸末段快速掃描著陸區(qū)并選擇安全著陸點(diǎn)，此種裝置與嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)使用的“激光三維成像雷達(dá)”幾乎如出一轍。
新星-C著陸器將采用幾乎與嫦娥系列著陸器一樣的精避障技術(shù)
新星-C著陸器還有一個(gè)功能特點(diǎn)就是具備“重定位功能”，意思是降落至月面后還可以再次起飛至第二個(gè)著陸點(diǎn)，從而使得著陸器具備了月面移動(dòng)能力，這是人類此前各型登月著陸器所不具備的。此項(xiàng)功能可為該公司在后續(xù)登月任務(wù)中部署“Micro-Nova 微型新星探測(cè)器”進(jìn)行先期技術(shù)驗(yàn)證。
Micro-Nova 微型新星探測(cè)器
“Micro-Nova 微型新星探測(cè)器”與我國嫦娥七號(hào)搭載的“飛躍探測(cè)器”功能定位一致，它們都將具備月面反復(fù)起飛與反復(fù)著陸功能，所不同的是，嫦娥七號(hào)的飛越探測(cè)器甚至可能拓展基于著陸腿差動(dòng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)月面爬行轉(zhuǎn)移。
嫦娥七號(hào)的飛躍探測(cè)器
新星-C著陸器在距離月球表面約30米高度時(shí)將釋放一臺(tái)分離相機(jī)，這臺(tái)相機(jī)被命名為“鷹眼”，它將為人類首次提供第三人稱視角觀看著陸器登月畫面，該相機(jī)主要任務(wù)是觀察在著陸下降發(fā)動(dòng)機(jī)羽流吹拂下的月塵畫面，并以此獲得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
新星-C下降末段將釋放“鷹眼相機(jī)”
按照計(jì)劃，直覺機(jī)器任務(wù)一將于今年12月22日，由獵鷹9號(hào)火箭在卡納維拉爾角發(fā)射升空，器箭分離后探測(cè)器將進(jìn)入到一條近地點(diǎn)185公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)6萬公里的大橢圓軌道，之后由探測(cè)器自主進(jìn)行跨月注射，也就是說在此次發(fā)射任務(wù)中該探測(cè)器并不能像嫦娥系列著陸器那樣直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。
直覺機(jī)器任務(wù)一選擇獵鷹9號(hào)火箭
鑒于獵鷹9號(hào)火箭的高可靠性，只要探測(cè)器研制進(jìn)度得到保障，那么今年它就可能成為美國唯一實(shí)施的月球登陸任務(wù)，彼時(shí)彼刻，距離阿波羅17號(hào)登月已經(jīng)過去了整整五十年，這將是時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)之后美國再次恢復(fù)月球表面軟著陸能力。
白兔R任務(wù)一（日本）
日本航天受限于預(yù)算規(guī)模，向來喜歡以劍走偏鋒的方式發(fā)展，比如過去他們集中力量專攻小行星探測(cè)，也算是集中力量辦大事的另類表現(xiàn)了。但是對(duì)于地球的近鄰“月球”，他們也不能無動(dòng)于衷，尤其是在各國都想要在月球跑馬圈地的背景下。
白兔R任務(wù)一是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的商業(yè)月球探測(cè)計(jì)劃內(nèi)任務(wù)，白兔R著陸器由ispace太空公司承擔(dān)主要的研發(fā)任務(wù)，該著陸器名稱中的“白兔”是基于嫦娥奔月故事的日本版本中的一只兔子。
白兔-R著陸器效果圖
該探測(cè)器原計(jì)劃2021年發(fā)射，由于研制過程中遭遇了一系列棘手難題，遂將發(fā)射日期調(diào)整至2022年第四季度。
白兔R著陸器高2.3米、寬2.6米，呈正立方體外形，干重約0.34噸，配置1臺(tái)主減速發(fā)動(dòng)機(jī)與6臺(tái)輔助減速發(fā)動(dòng)機(jī)，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)有8臺(tái)，為了最大限度降低燃料消耗，探測(cè)器采用低能量轉(zhuǎn)移軌道抵達(dá)月球，因此可以縮小燃料貯箱，并將科學(xué)載荷攜帶重量提升至30公斤。
雖然是小型著陸器，但是在宣傳圖呈現(xiàn)效果上是一定不能輸?shù)摹?/p>
根據(jù)數(shù)據(jù)可以感知到，白兔R是一款小型月球著陸器，其體量比不上前文所述的兩款著陸器，大致相當(dāng)于嫦娥系列著陸器的四分之一。
著陸器將攜帶兩臺(tái)月面巡視器，一臺(tái)是由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)提供的“可變形機(jī)器人”，這臺(tái)巡視器可以視作一輛兩輪月球車，展開前呈球體形狀，展開后兩個(gè)車體的兩個(gè)半球便是車輪，另一輛則是阿聯(lián)酋的拉希德輪式月球車。
阿聯(lián)酋的拉希德號(hào)月球車
可變形月球機(jī)器人
白兔R某種程度上可以看做是多國合作產(chǎn)物，該著陸器的最終總裝工作是在德國蘭波爾茨豪森的阿麗亞娜集團(tuán)有限公司的工廠中完成。
白兔R著陸器在德國進(jìn)行總裝
按照計(jì)劃將于今年第四季度由獵鷹9號(hào)火箭在卡納維拉爾角發(fā)射，登陸地點(diǎn)是月球正面北半球東北方向的“夢(mèng)湖”，在這片月海中地勢(shì)平坦，少有大型的月球坑，便于安全著陸，表明此著陸器尚不能適應(yīng)復(fù)雜月面地形的軟著陸任務(wù)。白兔R著陸器無月夜生存能力，因此月面活動(dòng)時(shí)間就是一個(gè)月晝，約14個(gè)地球日。
白兔R任務(wù)一預(yù)選著陸區(qū)：月球正面夢(mèng)湖
此任務(wù)成功后，日本將成為全球第四個(gè)掌握月面軟著陸能力的國家。
探月智能著陸器SLIM（日本）
作為繼月亮女神號(hào)繞月衛(wèi)星之后，時(shí)隔十五年由日本國家主導(dǎo)的登月任務(wù)，原計(jì)劃探月智能著陸器將于今年發(fā)射，繼而成為日本第一個(gè)實(shí)現(xiàn)月面軟著陸的探測(cè)器，但是由于部分科學(xué)探測(cè)載荷研制推遲，導(dǎo)致發(fā)射計(jì)劃推遲至2023年，意味著其任務(wù)進(jìn)度將落后于該國商業(yè)航天公司ispace的白兔R任務(wù)一。
探月智能著陸器SLIM效果圖
探月智能著陸器高2.4米、寬2.7米、厚度1.7米，干重0.19噸，配置兩臺(tái)500N著陸下降發(fā)動(dòng)機(jī)，月面著陸重量0.21噸，別看它的體量比白兔R著陸器還要小，但是它所承擔(dān)的任務(wù)更為艱巨，那就是基于地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)落月，這也是該項(xiàng)目進(jìn)度之所以落后于白兔R的原因。
探月智能著陸器的預(yù)選著陸區(qū)是月球正面南半球酒海以西“西里爾環(huán)形山”內(nèi)的“希奧利撞擊坑的斜坡上”，著陸準(zhǔn)備軌道是遠(yuǎn)月點(diǎn)600公里、近月點(diǎn)15公里。
探月智能著陸器的預(yù)選著陸區(qū)
它將在近月點(diǎn)15公里處啟動(dòng)下降發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)減速，至距離月面3.5公里都屬于“動(dòng)力下降段”，在此階段設(shè)置4段各50秒的關(guān)機(jī)滑行時(shí)間，關(guān)機(jī)滑行過程中著陸器將拍攝月球表面影像，這些圖像將與探測(cè)器儲(chǔ)存的月面影像進(jìn)行比對(duì)，以獲得更為精確的位置和速度信息，進(jìn)而調(diào)整探測(cè)器的下降彈道，此操作是探測(cè)器實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)落月的關(guān)鍵動(dòng)作，即基于地形匹配的相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)。
抵達(dá)距月面3.5公里處時(shí)，探測(cè)器開始快速調(diào)姿，呈下降發(fā)動(dòng)機(jī)噴管朝向月面的垂直下降姿態(tài)，此時(shí)探測(cè)器已經(jīng)來到了著陸點(diǎn)上空。
登月任務(wù)規(guī)劃
著陸雷達(dá)將持續(xù)進(jìn)行測(cè)距測(cè)速工作，在距離著陸點(diǎn)約50米高度時(shí)進(jìn)行精避障，探測(cè)器自主選擇最終安全著陸點(diǎn)，并基于安全著陸點(diǎn)進(jìn)行水平位置微調(diào)，在距離月面約3米高度時(shí)下降發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，最后的著陸沖擊能量由著陸機(jī)構(gòu)吸收，提前關(guān)機(jī)是為了降低月塵對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生的不利影響。
值得一提的是，探月智能著陸器的著陸機(jī)構(gòu)不同于以往登月探測(cè)器的著陸腿連桿機(jī)構(gòu)，而是采用了一種基于3D打印技術(shù)制造的類似海綿的著陸緩沖機(jī)構(gòu)，通過粉碎海綿狀結(jié)構(gòu)來吸收著陸沖擊能量。
探月智能著陸器呈海綿狀的著陸緩沖機(jī)構(gòu)
而且，此著陸機(jī)構(gòu)并沒有布置在下降發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)，而是布置在了探測(cè)器的側(cè)面，所以探測(cè)器接觸月面后會(huì)有一段傾倒過程。
探月智能著陸器的著陸緩沖段
探月智能著陸器在著陸前還將釋放兩個(gè)小型巡視器LEV-1與LEV-2，LEV-2是與白兔-R著陸器攜帶的“可變形月球機(jī)器人”同款產(chǎn)品，LEV-1則是一個(gè)新穎的跳躍式巡視器。
探月智能著陸器在著陸前先后分離LEV-1與LEV-2
LEV-1跳躍式巡視器
LEV-2球形巡視器（可變形機(jī)器人）
地外天體探測(cè)初期任務(wù)通常以攻克工程難題為主，比如嫦娥探月工程的“繞、落、回”，日本的探月智能著陸器都是如此。
日本探月智能著陸器肩負(fù)的首要任務(wù)就是攻克基于地形相對(duì)導(dǎo)航的“定點(diǎn)落月”技術(shù)，而科學(xué)探測(cè)任務(wù)并不多，因此也沒有配置同位素核熱源，不具備月夜生存能力，該探測(cè)器設(shè)計(jì)壽命也是一個(gè)月晝，14個(gè)地球日左右，這主要也是受限于整體預(yù)算太少的原因。
月球-25號(hào)（俄羅斯）
月球-25號(hào)是俄羅斯立國以來第一個(gè)月球探測(cè)器，原計(jì)劃今年9月發(fā)射，如果一切順利它也將是繼月球-24號(hào)時(shí)隔四十六年之后月球系列探測(cè)器重出江湖的時(shí)刻，然而事與愿違，由于多普勒速度和測(cè)距儀被發(fā)現(xiàn)不符合技術(shù)規(guī)范的精度要求，因此發(fā)射至少推遲到2023年。如果對(duì)此精度問題不管不顧，并硬著頭皮發(fā)射，那么登月成功率將是80%，對(duì)于俄羅斯航天而言，這是難以承受的風(fēng)險(xiǎn)。
月球-25號(hào)
月球-25號(hào)如此被看重，開新局的戰(zhàn)略意義自是不必多言，更為重要的是，這是一款高價(jià)值月球探測(cè)器。
在今年各國計(jì)劃發(fā)射的一系列登月探測(cè)器中，月球-25號(hào)是唯一配置同位素核熱源的，意味著它將具備月夜生存能力，可以長(zhǎng)長(zhǎng)久久地在月球工作。同時(shí)月球-25號(hào)也是原計(jì)劃今年發(fā)射的一系列登月探測(cè)器中，預(yù)選著陸區(qū)緯度最高的，也就是說它最接近月球極區(qū)，而這里正是當(dāng)前各國登月探測(cè)項(xiàng)目所趨之若鶩的地方。不論是價(jià)值，還是難度都是較高的。
月球-25號(hào)聲學(xué)測(cè)試
月球-25號(hào)由著名的“拉沃契金設(shè)計(jì)局”抓總研制，發(fā)射質(zhì)量1.75噸，此規(guī)模雖然不及嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)，但也已經(jīng)超越了前文所述的各型登月探測(cè)器，該探測(cè)器計(jì)劃由聯(lián)盟2.1b火箭+微風(fēng)M上面級(jí)在東方航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。
選擇的主著陸區(qū)是月球正面的博古斯拉夫斯基隕石坑，月面坐標(biāo)69.545 N，43.544 E，備選著陸區(qū)是曼齊尼隕石坑，備選著陸區(qū)緯度較之主著陸區(qū)更低，難度稍小一些。雖然主著陸區(qū)靠近月球南極極區(qū)，但那里還不是嚴(yán)格意義上的月球極區(qū)。
月球-25號(hào)預(yù)選著陸區(qū)
制約月球-25號(hào)向更高緯度挺近的原因是沒有中繼衛(wèi)星，如果進(jìn)入月球極區(qū)，那么探測(cè)器在多數(shù)情況下將面臨無法與地球通信的問題。
按照早期計(jì)劃月球-25號(hào)是有一顆中繼衛(wèi)星的，但后來該中繼衛(wèi)星被剝離了月球-25號(hào)任務(wù)，發(fā)展成了月球-26號(hào)繞月衛(wèi)星任務(wù)，不過，該衛(wèi)星是在月球-25號(hào)之后發(fā)射，所以自然也就無法享受到月球上空的中繼通信服務(wù)。
月球-26號(hào)
主著陸區(qū)雖然還不是月球南極極區(qū)，但是太陽入射角較之中低緯度地區(qū)仍然要小得多，所以探測(cè)器的5塊太陽帆板有4塊都是呈垂直方向布置，以適應(yīng)較小的太陽入射角，滿足發(fā)電需求。
5塊太陽帆板在最佳定向條件下可實(shí)現(xiàn)4232W供電能力，能源供給還是很充裕的。
月球-26號(hào)下半部分還有一塊太陽帆板
探測(cè)器整體結(jié)構(gòu)可以分為上下兩個(gè)部分，上半部分是太陽帆板、載荷設(shè)備、控制設(shè)備、熱控設(shè)備安裝位置，下半部分則是燃料貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、著陸腿等服務(wù)月球軟著陸任務(wù)的設(shè)備，配置有2臺(tái)588N下降發(fā)動(dòng)機(jī)，以及4700N的軌跡校正與近月制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)有DMT1-8（5.8N）、DMT9-12（49N）兩個(gè)型號(hào)。
月球-26號(hào)底部的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)并不參與著陸任務(wù)
可以看到，月球-25號(hào)主發(fā)動(dòng)機(jī)無法兼容近月制動(dòng)與月面軟著陸任務(wù)，與之相比，九年前嫦娥三號(hào)應(yīng)用的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)則是從近月制動(dòng)到著陸月面打滿全場(chǎng)。
對(duì)于俄羅斯航天的謹(jǐn)慎選擇，我還是很支持的，因?yàn)橹挥写_保成功才能有未來。月球-25號(hào)的成功對(duì)于我們而言也很重要，畢竟他們是我們當(dāng)前推動(dòng)的國際月球科研站的主要參與方，如果俄羅斯航天遲遲不能具備登月能力，這并不是一件好事。
月船三號(hào)（印度）
三年前，印度首個(gè)地外天體登陸探測(cè)器“月船二號(hào)”意氣風(fēng)發(fā)地奔向了月球，就在它距離月面只有數(shù)千米高度勝利在望之際，由于軟件故障控制系統(tǒng)突然發(fā)出了錯(cuò)誤的指令，使得月船二號(hào)著陸器來了一個(gè)倒栽蔥，雖然之后恢復(fù)了正常姿態(tài)，但由于這樣一個(gè)動(dòng)作已經(jīng)導(dǎo)致著陸下降程序的徹底混亂，失敗也就不可避免。
月船二號(hào)著陸器“倒栽蔥”
月船二號(hào)登月失敗之后，印度空間研究組織負(fù)責(zé)人辛格說，沒有一個(gè)國家第一次登月就成功，美國在1960年代三度失敗才成功登月。
月船二號(hào)失敗瞬間的印度達(dá)萬航天中心測(cè)控大廳畫面
首先辛格作為該國航天領(lǐng)域負(fù)責(zé)人對(duì)航天歷史的準(zhǔn)確把握是不過關(guān)的，美國第一次登月任務(wù)“勘測(cè)者一號(hào)”就獲得了成功，再就是，21世紀(jì)還有一個(gè)新的事實(shí)，那就是我們的嫦娥三號(hào)作為我國第一個(gè)登月任務(wù)，不僅取得了落月成功，還成功實(shí)現(xiàn)了月面巡視探測(cè)，也就是一步實(shí)現(xiàn)“落與巡”，如果我們?cè)俜叛刍鹦?，天問一?hào)就更是“夸張”，該探測(cè)器作為我國首個(gè)獨(dú)立自主實(shí)施的火星任務(wù)，一步就實(shí)現(xiàn)了對(duì)火星的繞落巡。
那一年，印度對(duì)月船二號(hào)最引以為傲的宣傳是，這是人類迄今為止成本最低的登月探測(cè)器。就在失敗的噩耗沒過多久，印度空間研究組織披露了他們將推出月船三號(hào)任務(wù)。當(dāng)年的月船二號(hào)成本之所以低，是因?yàn)楹芏嗟孛骝?yàn)證測(cè)試工作沒有做到位，否則也就不會(huì)因?yàn)檐浖收蠈?dǎo)致登月失敗，話說“軟件”歷來還是印度所謂的“強(qiáng)項(xiàng)”。
月船二號(hào)著陸器
在月船二號(hào)+月船三號(hào)的情況下，所謂的“低成本”還“低”嗎？
我們分析事物就要盡可能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，所以巔峰高地的文章才能時(shí)常在“術(shù)”的層面引申出一些“道”的問題。
月船三號(hào)可以看做是月船二號(hào)的重復(fù)，因?yàn)榍罢叩氖姑c后者幾乎完全一致，那就是突破月面軟著陸技術(shù)，就連著陸區(qū)的選擇也是一模一樣。
之前很多人以為，月船二號(hào)軌道器部署任務(wù)已經(jīng)成功，那么月船三號(hào)將沒有軌道器，這與事實(shí)是不符的，月船三號(hào)仍將是由軌道器、著陸器、小型月球車組成的月球探測(cè)器。
月船二號(hào)整器合照
月船三號(hào)為什么一定要有軌道器？因?yàn)槿绻麤]有軌道器，那么著陸器就將承擔(dān)地月轉(zhuǎn)移軌控，以及近月制動(dòng)任務(wù)，需要消耗大量的燃料。
月船三號(hào)著陸器發(fā)射質(zhì)量?jī)H1.4噸左右，不足嫦娥三號(hào)的一半，如此體格無法容納過多的燃料，如果強(qiáng)行讓月船三號(hào)著陸器承擔(dān)軌控任務(wù)，著陸器規(guī)模也需要放大，那樣一來將超出其著陸下降發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，整個(gè)設(shè)計(jì)方案都將大變，這顯然不是短平快的月船三號(hào)項(xiàng)目所能承受的代價(jià)。
月船三號(hào)組裝畫面
月船三號(hào)組裝畫面
因此，月船三號(hào)軌道器是必須要有的，所不同的是，月船三號(hào)軌道器將不再配置大量的科學(xué)探測(cè)載荷，而是將拓展中繼星的職能。
月船三號(hào)著陸器的設(shè)計(jì)也有微調(diào)，月船二號(hào)著陸器下降動(dòng)力是4臺(tái)800N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)+1臺(tái)800N固定推力發(fā)動(dòng)機(jī)，月船三號(hào)著陸器取消了1臺(tái)800N固定推力發(fā)動(dòng)機(jī)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)著陸可靠性，著陸器在月船二號(hào)基礎(chǔ)上增配了激光測(cè)速敏感器。
月船著陸器配置的下降發(fā)動(dòng)機(jī)具備變推力功能
由于印度沒有布局全球的深空測(cè)控通信系統(tǒng)，所以對(duì)外部的依賴性要高得多。就在今年上半年，印度空間研究組織與NASA簽署了一項(xiàng)測(cè)控保障協(xié)議，他們將使用后者的深空網(wǎng)絡(luò)(DSN) 來支持月船三號(hào)的通信，同時(shí)歐空局的深空測(cè)控網(wǎng)絡(luò)將作為備份。
美國深空網(wǎng)測(cè)控站
月船三號(hào)著陸器與月船二號(hào)著陸器一樣，都屬于月面短期任務(wù)，沒有月夜生存能力，當(dāng)太陽落山之后，不論是著陸器還是那輛小型月球車都將壽終正寢。
綜上所述，今年計(jì)劃登月的6家探測(cè)器有3家明確宣布推遲，有1家因火箭問題存在推遲風(fēng)險(xiǎn)，只有2家表示將如期在年內(nèi)實(shí)施發(fā)射任務(wù)。除此之外，NASA商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃的旗艦級(jí)項(xiàng)目“毒蛇號(hào)”月球車由于格里芬著陸器測(cè)試工作尚不完善，NASA要求該著陸器追加測(cè)試，因此發(fā)射日期將從2023年推遲至2024年年底。
NASA旗艦級(jí)無人登月項(xiàng)目：格里芬著陸器與毒蛇號(hào)月球車登月效果圖
放眼世界，除我國以外的世界已有半個(gè)世紀(jì)沒有實(shí)施過月球軟著陸任務(wù)，這意味著，服務(wù)月球登陸探測(cè)的整個(gè)體系架構(gòu)需要從頭再來，包括人才團(tuán)隊(duì)、產(chǎn)業(yè)鏈、測(cè)試系統(tǒng)、支持保障系統(tǒng)等等，即便拋開這些斷檔因素，半個(gè)世紀(jì)前的登月技術(shù)已經(jīng)無法滿足今時(shí)今日的需求。
半個(gè)世紀(jì)前的無人登月著陸器皆為“盲降”，也就是選定一大塊平坦預(yù)選著陸區(qū)，然后著陸器根據(jù)計(jì)算好的彈道閉著眼睛落下去，能不能成功全憑概率，或者說是運(yùn)氣。
由阿波羅12號(hào)宇航員在月球表面拍攝的勘測(cè)者三號(hào)無人探測(cè)器
只有阿波羅登月計(jì)劃引入了宇航員的控制作用，比如首次載人登月任務(wù)阿波羅11號(hào)，如果不是宇航員在最后時(shí)刻接管了鷹號(hào)登月艙，那么就必然會(huì)因?yàn)樽蚕颦h(huán)形山而功虧一簣。
直至21世紀(jì)初期的嫦娥三號(hào)，人類才得以終結(jié)無人探測(cè)器盲降月球的歷史。近幾年也不乏其他玩家嘗試月面軟著陸任務(wù)，比如以色列的創(chuàng)世紀(jì)號(hào)探測(cè)器、印度月船二號(hào)著陸器，結(jié)果全都以失敗告終。
嫦娥三號(hào)終結(jié)人類無人探測(cè)器盲降月球歷史
正因?yàn)槿绱?，NASA主管科學(xué)任務(wù)的澤布琛提醒參與商業(yè)月球有效載荷計(jì)劃的公司，要對(duì)登月的難度與風(fēng)險(xiǎn)有清醒的認(rèn)知，而他本人也做好了失敗的準(zhǔn)備，他說，雖然希望“射門”都能打到門框范圍內(nèi)，但并不指望每次射門都進(jìn)球。
航天業(yè)界常說，運(yùn)載火箭運(yùn)力有多大，航天舞臺(tái)就有多大，這句話在某種特定環(huán)境中是適用的，但也有例外，比如本文列舉的這些登月探測(cè)器所屬國家，他們大部分都有合適的火箭，這些火箭可以提供足夠的運(yùn)力執(zhí)行相關(guān)月球軌道發(fā)射任務(wù)，然而現(xiàn)實(shí)并不是這樣簡(jiǎn)單。
日本H-2B火箭地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力不低于4噸，超過了用于嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)發(fā)射的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭。
深空探測(cè)是大系統(tǒng)工程，尤其是針對(duì)月球這樣一顆地外天體的深入探測(cè)，大系統(tǒng)屬性更為明顯，嫦娥探月工程為人類月球探測(cè)提供了珍貴的樣本范例。
嫦娥探月工程立項(xiàng)伊始，那時(shí)的我們?cè)谏羁仗綔y(cè)領(lǐng)域可謂是一片空白，甚至連覆蓋月球軌道的測(cè)控能力都還沒有具備，大火箭更是還在路上，就是在如此條件之下，我們?nèi)匀淮_立了“繞、落、回”三步走發(fā)展戰(zhàn)略，并定下了完成一系列探測(cè)目標(biāo)的2020年時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
有多大的鍋下多少米，嫦娥一號(hào)任務(wù)時(shí)期我們通過全國大口徑測(cè)控天線以及天文觀測(cè)網(wǎng)的VLBI組陣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了月球軌道測(cè)控覆蓋能力，嫦娥二號(hào)作為探月二期先導(dǎo)星，進(jìn)一步驗(yàn)證了地月轉(zhuǎn)移軌道直接入軌技術(shù)，同時(shí)通過降低環(huán)月軌道高度為嫦娥三號(hào)拍攝預(yù)選著陸區(qū)高分辨影像，還驗(yàn)證了嫦娥五號(hào)任務(wù)的相關(guān)技術(shù)。
嫦娥一號(hào)探測(cè)器
嫦娥二號(hào)近月拍攝畫面
嫦娥三號(hào)完成月球軟著陸與月面巡視工程目標(biāo)后，備份星轉(zhuǎn)正為嫦娥四號(hào)，又實(shí)現(xiàn)了人類首次月球背面的軟著陸與巡視探測(cè)，嫦娥五號(hào)T1試驗(yàn)器是嫦娥五號(hào)先導(dǎo)星，驗(yàn)證了月地再入返回關(guān)鍵技術(shù)，最后在長(zhǎng)征五號(hào)大火箭運(yùn)力加持下，又如期實(shí)現(xiàn)了嫦娥五號(hào)的月球采樣返回任務(wù)，嫦娥五號(hào)月球軌道無人交會(huì)對(duì)接技術(shù)的實(shí)現(xiàn)至今仍是人類地外天體探測(cè)的一個(gè)天花板。
嫦娥五號(hào)月球采樣返回探測(cè)器的11個(gè)任務(wù)階段
工程頂層框架有科學(xué)統(tǒng)籌，各任務(wù)之間環(huán)環(huán)相扣，不將已知問題帶上天的嚴(yán)慎細(xì)實(shí)作風(fēng)進(jìn)一步提高了任務(wù)成功率，同時(shí)關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，貨架技術(shù)產(chǎn)品日益豐富，在研制過程中充分發(fā)揮軍民融合戰(zhàn)略的威力，盡可能調(diào)動(dòng)各類資源服務(wù)總目標(biāo)，我們的深空探測(cè)能力就是這樣一天天壯大了起來，在這一基礎(chǔ)上，我們想做什么事都可以得心應(yīng)手。
比如充分繼承探月工程技術(shù)一步實(shí)現(xiàn)火星繞落巡的天問一號(hào)探測(cè)器，接下來我們還會(huì)實(shí)施天問二號(hào)小行星采樣返回+主帶彗星環(huán)繞任務(wù)、天問三號(hào)火星采樣返回任務(wù)，最近又爆出消息說，我們還將實(shí)施額外的小行星撞擊任務(wù)。
火星采樣返回探測(cè)器
不論月球探測(cè)風(fēng)云如何變幻，我們已經(jīng)通過嫦娥探月工程搶先下了一步先手棋，成為了人類在21世紀(jì)的探月先鋒力量。
針對(duì)各國加緊探月步伐的新事態(tài)，嫦娥探月工程四期也已經(jīng)做好了準(zhǔn)備。月球表面到達(dá)能力是月球探測(cè)的一項(xiàng)核心能力，承載這一能力的關(guān)鍵裝備就是“著陸器”。
一款好的月球著陸器需要解決三個(gè)問題：
一、高可靠高安全
如今我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)三次登月任務(wù)的三戰(zhàn)三捷，該系列著陸器的可靠性已經(jīng)得到了實(shí)際任務(wù)驗(yàn)證。
尤其是嫦娥四號(hào)著陸器登陸月球背面具有復(fù)雜地形條件的馮·卡門撞擊坑，驗(yàn)證了全月面到達(dá)能力，如今我們已經(jīng)具備根據(jù)探測(cè)需求任意選擇月球著陸區(qū)的到達(dá)能力。
嫦娥四號(hào)在距離月球表面約七千米高空轉(zhuǎn)垂直下降姿態(tài)
三次登月次次成功的關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè)，一是以微波測(cè)距測(cè)速敏感器、激光測(cè)距測(cè)速敏感器、激光三維成像敏感器為支撐的基于機(jī)器視覺理念的登月控制方案的成功應(yīng)用，再就是7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的成功研制與應(yīng)用。
嫦娥四號(hào)配置的激光三維成像敏感器
多國登月著陸器都將沿著嫦娥系列著陸器的技術(shù)路線發(fā)展
可以看到，本文列舉的多款他國月球著陸器都將沿著我們的這條技術(shù)路線解決登月安全性的問題，也可以看到那些著陸器配置的月球著陸用下降發(fā)動(dòng)機(jī)的推力皆沒有超越我們的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)。
7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)
二、定點(diǎn)著陸
月球表面定點(diǎn)著陸是開展月球大規(guī)模探測(cè)乃至開發(fā)活動(dòng)必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)，它可以讓多個(gè)探測(cè)器在月球表面會(huì)師，進(jìn)而形成月球基地。
計(jì)劃由我國主導(dǎo)建設(shè)的國際月球科研站
人類目前尚沒有實(shí)施月球表面定點(diǎn)著陸的案例，拿下這項(xiàng)關(guān)鍵能力，主要有兩個(gè)技術(shù)途徑，一個(gè)是基于地形相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)（本文已有詳細(xì)說明），再就是通過無線電信標(biāo)導(dǎo)航。
嫦娥系列著陸器目前解決的是登月安全性問題，也就是說著陸器可以解決登月末段的障礙物識(shí)別與機(jī)動(dòng)，并自主選擇安全著陸點(diǎn)，但還沒有解決指定地點(diǎn)著陸的問題。
這并不代表嫦娥系列著陸器不能具備此項(xiàng)技術(shù)能力，早在嫦娥四號(hào)任務(wù)遴選探測(cè)目標(biāo)時(shí)就有專家建議，我們可以去嫦娥三號(hào)著陸點(diǎn)，展示我們的定點(diǎn)著陸能力，最終結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、任務(wù)價(jià)值最大化等方面的綜合考慮，沒有選擇這一目標(biāo)，而是選擇了月球背面。
嫦娥七號(hào)將突破定點(diǎn)落月技術(shù)
定點(diǎn)落月任務(wù)安排給了嫦娥七號(hào)，也就是說此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于我們而言，不是什么不可逾越的高峰，而是事有輕重緩急的選擇問題。
三、大承載
著陸器需要具備較大規(guī)模的月面著陸能力，以支持大量有效載荷的運(yùn)輸，以及載人月球探測(cè)。
本文列舉的他國著陸器，著陸月面的探測(cè)器噸位都是幾百公斤，沒有超出1噸，目前嫦娥系列著陸器的月球著陸能力是略微超出1噸。
嫦娥系列著陸器登月規(guī)模達(dá)到了1噸級(jí)
我們將在嫦娥八號(hào)任務(wù)中驗(yàn)證大承載月面著陸技術(shù)，屆時(shí)長(zhǎng)征五號(hào)的8噸級(jí)地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力將全面聚焦月球著陸能力建設(shè)，嫦娥八號(hào)探測(cè)器預(yù)計(jì)將不會(huì)攜帶軌道器，著陸器規(guī)模將大幅度超越現(xiàn)有的嫦娥系列著陸器，可以通過7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的多發(fā)并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)月球表面的大承載降落，從這里又可以看到這款誕生于十幾年前的發(fā)動(dòng)機(jī)的謀劃長(zhǎng)遠(yuǎn)，在不遠(yuǎn)的將來它還將用于支持載人登月任務(wù)。
嫦娥八號(hào)將突破大承載登月技術(shù)
基于雄厚的技術(shù)能力積累，嫦娥探月工程已經(jīng)呈現(xiàn)出了人機(jī)協(xié)同探月的工程圖景，探月四期將通過嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)三次任務(wù)建成國際月球科研站基本型，與此同時(shí)新一代載人飛船、新一代載人運(yùn)載火箭、新型載人登月模塊的研發(fā)將使我們掌握載人登月能力，這些任務(wù)還將伴隨一大批創(chuàng)新型的月面探測(cè)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，比如嫦娥七號(hào)的飛躍探測(cè)器，多款月面高機(jī)動(dòng)運(yùn)輸裝備、全天時(shí)覆蓋月球極區(qū)的中繼通信能力等。
只要把穩(wěn)目標(biāo)，長(zhǎng)期發(fā)展，我們就必定會(huì)在可持續(xù)發(fā)展的道路上實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)人類月球探測(cè)乃至深空探測(cè)的目標(biāo)，此目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將帶來更多戰(zhàn)略紅利。
