[科普中國(guó)]-人類探測(cè)器首探月球南極失敗，印度航天緊跟中國(guó)步伐

發(fā)射于2019年7月22日的印度月船二號(hào)探測(cè)器經(jīng)過數(shù)日的太空飛行，于2019年9月7日在月球南極地區(qū)附近實(shí)施軟著陸，可惜著陸失敗。按計(jì)劃，月船二號(hào)將在月球表面停留14天，并在此期間內(nèi)進(jìn)行多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，探索月球南極存在水資源的證據(jù)以及太陽系早期的化石記錄。如果印度成功實(shí)施月面軟著陸，將是繼美、蘇、中之后全球第四個(gè)具備該能力的國(guó)家。此事最受人們關(guān)注的是，印度“月船二號(hào)”的著陸點(diǎn)選在宇航員和人類探測(cè)器尚未到達(dá)之地——月球南極！值得關(guān)注的是，印度科學(xué)家將軟著陸點(diǎn)標(biāo)定在月球南緯70°附近，比嫦娥四號(hào)更加靠近月球南極。這說明月船二號(hào)的目標(biāo)非常明確，就是對(duì)月球南極進(jìn)行考察，以便印度后續(xù)在月球南極開展活動(dòng)。月船二號(hào)是印度第二次月球探測(cè)任務(wù)，第一次為2008年執(zhí)行探月任務(wù)的月船一號(hào)（已失聯(lián)）。時(shí)隔11年之后，印度再次向月球進(jìn)發(fā)，試圖在月面軟著陸，并且釋放一輛月球車，月船二號(hào)與嫦娥三號(hào)相似，不僅有軌道器，還有月面巡視器。嫦娥四號(hào)會(huì)與月船二號(hào)碰面嗎？2019年1月我國(guó)嫦娥四號(hào)著陸點(diǎn)位于月球南半球馮-卡門撞擊坑，坐標(biāo)為（-45.47084°，177.60563°），印度月船二號(hào)降落點(diǎn)坐標(biāo)為（-70.90267 °，22.7811 °），備選降落點(diǎn)坐標(biāo)為（-67.87406，-18.46947），都位于月球南極附近。大家也許會(huì)好奇地問：“月船二號(hào)著陸在月球南極，它與嫦娥四號(hào)相隔多遠(yuǎn)？?jī)烧邥?huì)不會(huì)在月球上相遇呢？”從圖中可以看出，月船二號(hào)的兩個(gè)預(yù)備著陸點(diǎn)都比嫦娥四號(hào)更加靠近月球南極點(diǎn)。從坐標(biāo)的緯度也可以看出，兩者相差大約20多個(gè)緯度。有趣的地方在于，月船二號(hào)兩個(gè)著陸點(diǎn)是橫跨月球0°經(jīng)線，仍然處于月球朝向地球的正面。從月球正面看，月船二號(hào)著陸點(diǎn)就在月球南極邊緣，畢竟著陸點(diǎn)的緯度較大。月船二號(hào)著陸點(diǎn)距離嫦娥四號(hào)非常遙遠(yuǎn)，距離大約1900公里，橫跨了月球南極，相當(dāng)于北京到桂林的距離。所以，在月球上嫦娥四號(hào)想要和這位“地球老鄉(xiāng)”見個(gè)面幾乎不太可能。印度月船二號(hào)的著陸點(diǎn)更加靠近月球南極，此處的撞擊坑更加密集，降落的難度也會(huì)更大一些。由于，月船二號(hào)著陸點(diǎn)仍然處于月球正面，意味著不需要中繼星的數(shù)據(jù)傳輸，月船二號(hào)的軌道器可以充當(dāng)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。月船二號(hào)為什么要選擇在月球南極著陸？2018年，美國(guó)航天局（NASA）通過分析“月船一號(hào)”收集的數(shù)據(jù)，確認(rèn)月球南極存在大量的冰。信息一公布，月球南極便成為了各國(guó)登月計(jì)劃的關(guān)注焦點(diǎn)，探索水資源也是印度發(fā)射月船二號(hào)的首要任務(wù)之一。印度選擇月球南極作為軟著陸點(diǎn)是對(duì)月船一號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)成果的進(jìn)一步深挖，目的性較強(qiáng)，月船一號(hào)發(fā)現(xiàn)月球南極存在水冰物質(zhì)，一部分被鎖定在礦物中。這次月船二號(hào)部署的著陸器上就攜帶了光譜儀，可以對(duì)元素豐度等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。根據(jù)月船二號(hào)的科學(xué)目標(biāo)，側(cè)重于研究南極水冰、礦物、元素豐度，并且建立月球表面的三維地圖，繪制出水冰物質(zhì)在月球南極的分布點(diǎn)。根據(jù)NASA等相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究成果，月球南極存在一定儲(chǔ)量的水冰，但具體有多少，就需要著陸器搭載的儀器對(duì)月壤進(jìn)行分析。鑒于月球是距離地球最近的天體，也是唯一一顆天然衛(wèi)星，未來月球?qū)⒆鳛槿祟愡M(jìn)入深空的跳板。如果月球南極的水資源被開發(fā)利用，人類就不需要從地面攜帶水進(jìn)入太空，可大大節(jié)省成本。有了這些冰，人類可以就地取材，制造出月球基地需要的氧氣、飲用水，以及火箭推進(jìn)劑需要的液氫和液氧，大大降低了月球基地的建設(shè)成本。月球南極除了水冰外，還有其它礦物，印度探月的一個(gè)目的也是為了在月球上先領(lǐng)先機(jī)，先以水資源為主要條件進(jìn)行篩選，那么月球南極就是一塊寶地。與嫦娥三號(hào)、四號(hào)任務(wù)所不同的是，月船二號(hào)作為印度第二次探月就將目標(biāo)選定在南緯70°附近，說明印度力爭(zhēng)在月球南極有所作為，今后的探月重點(diǎn)也會(huì)圍繞月球南極開展。此外，月球南極存在艾肯盆地，它不僅是月球上最大最古老的盆地，也是太陽系中最大的盆地。對(duì)這一地區(qū)的勘探將促進(jìn)人類對(duì)月球的進(jìn)一步了解，是人類研究月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的窗口。印度航天跟緊中國(guó)步伐本次印度探月任務(wù)中月船二號(hào)的著陸器本來由俄羅斯設(shè)計(jì)，月船二號(hào)一開始也是印度和俄羅斯的聯(lián)合項(xiàng)目。但是因?yàn)槎砹_斯方面研發(fā)著陸器的進(jìn)度較慢，最終無法給出著陸器，印度在2015年開始獨(dú)立研發(fā)著陸器，直到2019年才基本研發(fā)完成，并馬上實(shí)施了發(fā)射。由此看出，印度下一步探月規(guī)劃與俄羅斯聯(lián)手的可能性再不斷降低，原因在于俄羅斯的技術(shù)無法滿足印度2020年代的探月需求。也不排除印度與歐洲、日本聯(lián)合探月的可能，如果國(guó)際合作無法實(shí)現(xiàn)，印度也會(huì)獨(dú)立開展探月活動(dòng)。有了獨(dú)立開發(fā)月船二號(hào)的經(jīng)驗(yàn)，印度在2020年代還會(huì)繼續(xù)推進(jìn)探月計(jì)劃，鑒于我國(guó)嫦娥五號(hào)即將實(shí)施月球采樣返回計(jì)劃，印度航天未來也會(huì)參照這個(gè)方式進(jìn)行探月?？紤]到印度航天實(shí)力距離獨(dú)立載人登陸還有較大差距，因此預(yù)判印度接下來10年的探月還是以無人探測(cè)器為主，利用軌道器全面摸排月球上的礦產(chǎn)、水資源，然后發(fā)射著陸器先占?jí)K地。2019年1月，中國(guó)的嫦娥四號(hào)探測(cè)器登陸南極-艾肯盆地內(nèi)的馮卡門環(huán)形山，實(shí)現(xiàn)人類航天器首次登陸月球背面。在最新公布的探月工程后續(xù)計(jì)劃中，嫦娥六號(hào)、七號(hào)的主要勘測(cè)目標(biāo)就在月球南極。嫦娥六號(hào)計(jì)劃在月球南極進(jìn)行采樣返回，嫦娥七號(hào)將對(duì)月球南極進(jìn)行地形地貌、物質(zhì)成份、空間環(huán)境的綜合探測(cè)。這些探索將為建設(shè)月球科研基地奠定基礎(chǔ)，為世界共建月球村做出重要的貢獻(xiàn)。知識(shí)補(bǔ)充：為什么月船二號(hào)月球車在月球南極工作計(jì)劃只有14天？雖然月球南極的一些大型撞擊坑邊緣山脊上屬于長(zhǎng)久光照區(qū)，一年能有90%以上的持續(xù)光照時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間的光照保證了探測(cè)器對(duì)太陽能的利用，減輕了極低溫環(huán)境對(duì)在月工作的限制。但是月球的自轉(zhuǎn)周期約為27天，白天與黑夜各占一半。長(zhǎng)達(dá)13天半的月夜里，沒有太陽光的照射，月球表面溫度可低至約零下190℃，缺少防護(hù)的電子設(shè)備和機(jī)械會(huì)因溫度過低失效、損壞。此次計(jì)劃著陸月球南極的月船二號(hào)雖然也像嫦娥四號(hào)擁有一部月球車，但設(shè)計(jì)壽命為14個(gè)地球日，主要儀器缺乏低溫保護(hù)機(jī)制，很難熬過月夜。不過這輛月球車的電力系統(tǒng)配置了休眠和喚醒功能，如果運(yùn)氣好，可能會(huì)在第一次月夜過后幸存下來。（可惜，月船二號(hào)著陸失敗了）作者：林文杰 航天科普作家審稿：邵相軍 紫金山天文臺(tái)博士編輯：Bob文章由騰訊科普“科普中國(guó)頭條創(chuàng)作與推送項(xiàng)目”團(tuán)隊(duì)推出轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自科普中國(guó)