Chandrayaan 3任务的进展和挑战

小夏 科技 更新 2024-01-31

印度空间研究组织(ISRO)的月船3号探测器于8月7日凌晨成功进入月球轨道,标志着其首次也是里程碑式的月球南极之旅。 印度**和网民为此欢呼雀跃,认为印度的航空航天业取得了长足的进步。 但事实上,月船三号任务远未完成,还需要面对两个更加艰难和关键的阶段,如果能够顺利实现,印度将成为世界上第一个登陆月球南极的国家,超越中国、美国和俄罗斯三大太空强国。

Chandrayaan-3的入轨过程并不简单,它不仅要减速和刹车,还要改变轨道,因为它的目标着陆点是南纬69度的高纬度,所以它绕月绕月的轨道倾角比普通探测器大得多。 这就要求ISRO的航迹跟踪与控制以及轨道变化控制技术非常准确可靠,从ISRO公布的**来看,已经达到了非常高的水平。

但这只是Chandrayaan-3的第一步,它还需要进行轨道和轨道中继操作,将其轨道从164 km x 18,074 km的大椭圆轨道校正为100 km x 100 km的大致圆形轨道,以便为随后的着陆做好准备。 这项操作要求也非常高,需要多台射电望远镜的协助,ISRO也得到了欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局(NASA)的帮助。 入轨成功后,Chandrayaan-3推进模块将被拆下,用作轨道器和中继通信设备,为着陆器和漫游车提供数据传输和导航服务。

最后,月船三号着陆器和月球车将于8月24日登陆月球表面,这是最难的一步,也是最容易出错的一步。 着陆器必须从100 x 15 km的轨道下降,逐渐减速,调整方向,选择合适的着陆点,最后在坐标69处软着陆367ºs, 32.位置 348 e. 这个过程必须在整个过程中动态减速,不能依赖月球的大气层,必须由星载计算机自主控制,而不是由地面遥控器控制,因为地球和月球之间存在大约2秒的通信延迟。 这是对印度软硬件能力的巨大考验,任何失误都可能导致着陆器坠毁。

如果着陆器能够安全着陆,火星车将不得不从着陆器上“爬下来”并开始探索月球表面。 火星车重26公斤,形状像金字塔,其轨道设计与中国的嫦娥系列探测器不同,看起来更平坦,更宽敞。 月球车的任务是在月球表面行驶,拍摄**,测量温度,分析土壤成分等。 它只能在月光下工作,因为月夜的温度低至零下180度,没有足够的能量和保温能力。 月船三号将在农历九月着陆,距离月夜还有十多天,在此期间,火星车将尽可能努力完成任务。

月船三号任务并不是印度的第一次月球探测,其前身月船三号于2024年试图降落在月球南极,但在下降过程中失去信号,被证实坠毁。 调查报告显示,月船二号坠毁是由软件故障引起的,着陆器的发动机油门不足,导致超速超出机载软件的校正范围,最终撞上了月球表面。 对于软件强国印度来说,这是一个非常尴尬和遗憾的结果,也给ISRO带来了巨大的压力和挑战。

“月船3号”的着陆器和火星车的设计与“月船二号”不同,着陆器的发动机从5台减少到4台,中间的着陆减速发动机被取消,以提高着陆的稳定性。 但这也意味着四个可变推力发动机必须承担更大的工作量,如果其中一个发动机出现故障,或者软件编写错误,可能会导致Chandrayaan-3重复Chandrayaan-2的错误。

月船三号的目标是月球南极,这是一个全球关注的地方,因为月球南极有可能出现水冰,这对未来的月球基地和月球资源开发具有重要意义。 月球的南极也有一些永久的日间区域,它们不断接收阳光并提供能量和温度。 因此,月球南极是探月的首选地点,除了印度和俄罗斯,中国的嫦娥七号和美国的阿尔忒弥斯计划也将前往月球南极进行竞争与合作。 但在这场探月竞赛中,印度和俄罗斯还不足以与中美竞争,他们还有很长的路要走,而月船三号任务只是一个开始,也是一个考验。

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