印度成功登月创造月球历史

“月船3号”刚刚成功降落到此前没有任何航天器到达过的区域。
Yellow spacecraft machinery against a white walled background.
“月船3号”着陆器发射前。ISRO/NASA

本文已更新。最初发布于8月22日。

8月23日,印度空间研究组织(ISRO)通过“月船3号”任务成功在月球着陆。印度由此成为第四个成功将探测器送上月球的国家,也是第一个成功登陆月球南极的国家。此前的月球任务都在月球赤道附近着陆。科学家们现在希望部署一辆月球车,将图像和数据传回地球。

“印度此次成功的月球任务,不仅仅是印度的成功,”印度总理纳伦德拉·莫迪说道。他补充说,这项任务基于“以人为本”的理念,其成功属于全人类。

尽管俄罗斯的月球探测器周日发生毁灭性坠毁,但这仍然是太空探索的创纪录一周。首次苏联和美国在月球上的软着陆发生在遥远的20世纪60年代,那是太空竞赛的开端。但将月球着陆器送达月球并非易事——自早期成功以来,中国是唯一一个与俄罗斯和美国一同完成这一壮举的国家。

“很少有国家能够在(月球)着陆。这真的非常困难,而且一切都必须近乎完美地运行,”任职于美国宇航局戈达德太空飞行中心、负责月球数据归档的行星科学家戴夫·威廉姆斯说。

首先,太空飞行是一项巨大的工程挑战,而月球是一个尤其棘手的目标。与地球或火星不同,我们的卫星没有大气层,因此没有任何自然的东西可以减缓航天器的速度——没有空气供降落伞滑翔机使用。避免坠毁着陆表面的唯一方法是受控下降,即火箭将探测器一路降低。此外,火箭发动机必须在精确的时刻关闭,以免航天器从月球表面弹回。

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更糟糕的是,尽管月球没有海洋或城市,但它仍然充满危险——主要是岩石和陨石坑。航天器必须在很大程度上依靠自身来导航这些地形。月球距离地球指挥中心太远,以至于着陆器必须预先编程,以执行安全着陆所需的操作。

这并非印度首次访问月球。该国月球计划始于2008年,当时在“月船1号”任务中携带了月球轨道器和撞击器。佛罗里达大学天文学家普拉纳夫·萨蒂什表示,“月船1号”在提高公众对空间科学的认识方面发挥了至关重要的作用。“许多学生,包括我自己,在目睹了印度空间研究组织的计划成功后,都受到启发,选择了空间科学和天文学方面的职业。”

印度在2019年的“月船2号”任务中首次尝试了软着陆。不幸的是,以开创性物理学家维克拉姆·萨拉巴海命名的着陆器维克拉姆(Vikram)在下降的最后阶段失败,坠毁在月球表面。美国宇航局的月球勘测轨道器后来发现了维克拉姆坠毁的碎片,散落在月球地貌上的金属碎片。然而,“月船2号”轨道器仍然正常运行,并继续收集数据以支持当前的月球着陆尝试。

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“月船3号”迄今为止的旅程一直按部就班。“对这次任务的兴奋感在印度的媒体、WhatsApp聊天以及许多人的日常对话中都可以明显感受到,”加州大学戴维斯分校的天文学家普拉提克·甘地说。

Chandrayaan-3 launches.

它于8月5日进入月球轨道,8月17日与推进系统分离,甚至在8月18日拍摄了几张月球的预告照片。随着着陆器在未来几天降落月球,最危险的时刻可能是着陆的倒数第二步:精细制动阶段。“着陆器必须消除所有速度,并在距离月球表面约一公里处悬停,届时它还必须在12秒内判断其是否位于目标着陆区域上方,并据此进行着陆,”科学记者贾坦·梅塔解释道。而俄罗斯的“月球25号”探测器则在其旅程的早期就失败了——这可能表明制造质量差或测试不足

当印度着陆器着陆时,它的速度本应只有大约每小时4英里。但仅仅是微小的偏差就可能使一次坠毁着陆与一次可控着陆区分开。“月球的引力虽然只有地球的六分之一,但如果它没有被减速,仍然足以摧毁航天器,”威廉姆斯说。

现在,该航天器将进行一些令人兴奋的科学探测。与以往任何着陆器都不同,“月船3号”的目标是月球南极,天文学家认为那里有水冰沉积。水是未来长期太空探索的关键资源,既可以供宇航员饮用,也可以用作火箭燃料。

“月船3号”的着陆器也称为维克拉姆,携带了一个名为普拉吉安(Pragyan)的小型月球车。普拉吉安的重量只有约50磅——相当于一只中型金毛寻回犬的体重——它将在月球表面漫游大约两周。它配备了两个光谱仪,可以测量岩石和土壤的成分,为科学家提供有关这个从未被探索过的月球区域的关键信息。

月球南极也是美国宇航局阿尔忒弥斯计划未来阶段的关键目标,为我们在最近的近邻建立半永久性人类居住地铺平道路。2023年6月,印度签署了《阿尔忒弥斯协议》,这是一项关于各国在太空探索中进行合作的协议。日本,也是《协议》的签署国,甚至正在与印度合作开发一辆月球车,目标是钻探月球南极以寻找更多水。所有这些计划都将在印度成功登月的基础上更有可能实现。

“印度是少数几个有能力建造月球着陆器的国家之一,这意味着‘月船3号’的成功将是真正维持当前重返月球的全球势头的关键部分,”梅塔说。随着越来越多的国家尝试登月,从成功和失败中吸取的教训应该有助于改进每一次后续的尝试。

更正:本文的先前版本将精细制动阶段描述为着陆的最后一步。它是倒数第二步。

 

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Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


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