7月25日2:30,印度的月船3号迎来了第5次变轨机动,顺利进入了236公里×127609公里的轨道,这次的变轨可以说是非常成功,远地点增加到了127609公里,这是让人们欣喜的好消息。
此前,人们还有些担心,担心月船3号可能需要6次或者7次的变轨才能成功进入绕月轨道,甚至会错过进入绕月轨道的时机,但现在看来这些担忧都是多余的,月船3号能够如此顺利地进入绕月轨道,让我们可以安心等待。现在基本可以确定,的8月1日,月船3号将会进入绕月轨道,根据印度空间研究组织(ISRO)的预测,月船3号需要进行5次变轨和5次刹车,才能进入100公里高的近极圆形绕月轨道,为着陆器铺平道路。
这5次变轨的过程可以说是一波三折,引起了众多人的讨论,很多人还有些担心。相对于5次变轨,5次太空刹车要安全得多,因为这并没有太大的难度,可以说几乎没有风险。实际上,真正的难点在于“登月”过程中。
难点一:登月过程中的发动机推力控制
地球和月球的上空环境完全不同,地球上空有致密的大气层,航天器返回地面只需使用降落伞就可以安全着陆,非常简单方便而且可靠。但月球上空是真空环境,没有大气层,使用降落伞是不可行的。在着陆月面时,航天器只能依靠发动机的推力对抗月球的引力。
在登月过程中,着陆器的飞行速度、下降速度和高度都有严格的标准,因此发动机的推力必须经过精确计算,以确保推力恰到好处。推力过大,着陆器会停止降落;推力过小,降落速度太快,难以控制。因此,在登月过程中,对发动机的要求非常高。
中国航天成功执行了三次登月任务,其中嫦娥3号、嫦娥4号和嫦娥5号都使用了一台7500牛变推力发动机。这台发动机性能稳定、精准,推力巨大且灵活可变,成为中国嫦娥飞船成功登月的“法宝”。然而,印度航天并没有掌握大推力变推力发动机技术,月船3号的着陆器重达1752公斤,使用的是4台800N节流发动机。发动机数量越多,系统越复杂,出现误差的可能性也就增加。如果每台发动机出现一点小误差,四台发动机就会将误差放大4倍。因此,控制这四台发动机的精准度相对较困难。
难点二:复杂的登月过程
登月过程非常复杂,是对印度航天技术的真正考验。月船3号进入100公里高轨道后的飞行速度约为1.8公里每秒。与轨道器分离后,着陆器并非垂直着陆月面,而是以类似抛物线的轨迹登月。
距离月球平均距离约为38.4万公里,即便是光线传播到月球并返回也需要2.56秒的时间。考虑到信号传播的延迟,用手动控制着陆器是不可能的。因此,在整个登月过程中,所有机动操作都必须由控制系统自动完成。
在登月过程中,着陆器需要迅速降低速度,并以一定的速度和角度悬停在空中,以找到比较平坦的着陆点,然后缓慢降落月面。考虑到月球表面的不平整,这个过程需要非常准确的控制。
登月失败的案例
2019年4月11日,以色列的“创世纪”号探月飞船试图实施登月,一切进行得非常顺利,但距离月面只有149米的时候失去了信号。调查结果显示,计算机系统重启,导致主推发动机突然熄火。
2019年9月7日,印度的月船2号“维克拉姆”试图实施登月,前期进展非常顺利,但距离月面2.1公里时失去了信号。调查结果显示,主推发动机存在误差,控制系统和软件设定也有问题。
月船3号于7月14日发射,完成5次机动变轨大约需要16天,5次太空刹车大约需要10多天。预计在8月下旬,月船3号将开始登月。登月过程是整个任务的最大难点,但是有了月船2号的经验,相信月船3号能够取得成功。让我们拭目以待,期待着月船3号在登月任务中再创佳绩。
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