月球的引力较弱，使航天器更容易倾倒。 设计人员面临着重量分布和着陆稳定性之间的权衡，这是未来着陆任务需要克服的挑战。
今年，两艘航天器以一定角度降落在月球表面。 在月球的引力作用下，月球比地球弱，航天器更容易倾覆。
上个月，美国制造的机器人着陆器奥德修斯号成为50多年来第一艘登陆月球的美国航天器，但它以一定角度着陆。 由于天线和太阳能电池板没有指向正确的方向，这限制了其在月球表面执行科学任务的能力。 就在一个月前，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的“月球勘测智能着陆器”（SLIM）也在着陆过程中倾覆，最终倒置在地面上。
为什么航天器最近在月球上翻滚如此频繁？ 直立登陆月球真的难吗？ 在互联网上，“奥德修斯”着陆器的总高度为14英尺（从着陆脚的底部到顶部太阳能电池板）被认为是倾斜着陆的因素之一。
那么，制造商Intuitive Machines在设计时是否犯了一个明显的错误？ 该公司为这种又高又瘦的设计提供了工程理由，但在线评论者有一定的道理。
高大的物体比厚实的物体更容易翻倒。 在月球上，引力只有地球的六分之一，被俘虏的可能性甚至更大。 这不是一个新发现。 半个世纪前，阿波罗宇航员在月球上跳跃和行走时亲身体验过它，有时还会掉到地上。
上周，前美国宇航局工程师、现为佛罗里达大学行星科学家的菲利普·梅茨格（Philip Metzger）解释了为什么在社交平台X上更难站在月球上的数学和物理原理。 “我做了计算，结果很糟糕，”梅茨格博士说，“能够让这种大小的着陆器在月球引力只有几米的横向运动中倾斜。 ”
这个问题涉及稳定性的两个方面。
首先是静态稳定性。 如果物体倾斜大角度，重心在落地脚外，就会倾斜。 结果表明，月球和地球上的最大倾斜角是相同的。 这在任何行星上都是一样的，因为重力在这个公式中被抵消了。
但是，如果航天器仍在移动，答案就会改变。 “奥德修斯”号本应垂直着陆，没有水平速度，但由于导航系统的问题，它在落地时仍然向侧面移动。
基于地球的直觉现在已经成为一个缺陷，“梅茨格博士说。 例如，他说，试着把厨房里的冰箱打倒。 “它太重了，轻微的推力无法将其推倒，”梅茨格博士说。
但是，如果你用一块与冰箱形状相同的聚苯乙烯泡沫塑料代替它，模拟真实冰箱在月球引力下的重量，“梅茨格博士说，”那么即使是非常轻的推力也会把它推下来。 ”
假设航天器完好无损，它将在着陆脚接触地面的接触点旋转。 梅茨格博士的计算表明，对于像奥德修斯这样的航天器来说，它在月球上的着陆脚需要比在地球上宽两倍半左右，以抵消相同的横向运动。 例如，如果以最大水平速度降落在地球上，6英尺宽的腿就足够了，那么以相同的横向速度降落在月球上，双脚需要相距15英尺才能不翻倒。
为了简化设计，“奥德修斯”号的着陆脚没有折叠，将其发射到太空的SpaceX猎鹰9号火箭的直径限制了着陆腿展开的宽度。 “因此，在月球上，你必须将着陆器设计为在着陆时保持非常低的横向速度，远低于在地球引力下着陆的航天器，”梅茨格博士在X上写道，“这使得着陆更加困难，需要更精确的导航和控制。 ”
对于未来的月球任务，工程师需要权衡重量分布与着陆稳定性之间的关系。 较高的着陆器可以为科学仪器提供更多空间，但更难保持直立。 SpaceX的巨型星际飞船将于2026年将两名NASA宇航员送上月球表面。 这艘星际飞船高120米，相当于一栋16层楼的高度。 它必须完全垂直下降，避免明显的斜坡。 “这降低了高着陆器动态稳定性的余量，但它并没有完全消除它，”梅茨格博士说，“只要航天器上的其他系统正常工作，剩余的余量是可控的。 ”