落月成功又探日，印度深空探測(cè)發(fā)展如何？

北京時(shí)間9月2日14點(diǎn)20分，印度使用PSLV-XL火箭，從薩蒂什·達(dá)萬(wàn)航天中心成功發(fā)射了太陽(yáng)神-L1號(hào)太陽(yáng)探測(cè)器?！疤?yáng)神-L1”作為印度研制和發(fā)射的第一個(gè)太陽(yáng)探測(cè)器，是印度展現(xiàn)深空探測(cè)領(lǐng)域雄心的最新代表，它將成為印度空間科學(xué)領(lǐng)域的開路先鋒。

姍姍來(lái)遲的太陽(yáng)神探測(cè)器

印度的太陽(yáng)探測(cè)計(jì)劃啟動(dòng)很早，而且一開始就叫“太陽(yáng)神”，只不過(guò)隨著歲月變遷，太陽(yáng)神項(xiàng)目有了不小的變化。2008年，印度空間研究咨詢委員會(huì)提出了建造太陽(yáng)神太陽(yáng)探測(cè)器的想法。早期計(jì)劃中的“太陽(yáng)神”只是一個(gè)400公斤重的小型太陽(yáng)探測(cè)器，而且運(yùn)行在距離地面800公里高的近地軌道上，這顆試驗(yàn)星帶有日冕儀，用于觀測(cè)和研究太陽(yáng)日冕。

印度成功發(fā)射太陽(yáng)神-L1號(hào)太陽(yáng)探測(cè)器

印度的太陽(yáng)神太陽(yáng)探測(cè)器雖然論證早，但遺憾的是，作為一個(gè)很大的發(fā)展中國(guó)家，純科學(xué)性的基礎(chǔ)研究在印度航天里的優(yōu)先級(jí)很低。不要說(shuō)和極具軍用價(jià)值的遙感衛(wèi)星、具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的通信衛(wèi)星比，就算和具有政治價(jià)值的其他深空探測(cè)項(xiàng)目相比，太陽(yáng)探測(cè)器也只能靠邊站。

2012～2013財(cái)年，印度空間研究組織拿到大筆預(yù)算，為一顆名為“曼加里安”的火星探測(cè)器在2013年順利發(fā)射鋪平了道路。曼加里安號(hào)探測(cè)器原計(jì)劃于2016～2018年發(fā)射，2012年突然得到巨額撥款，目的是搶在2013年的火星探測(cè)窗口發(fā)射，爭(zhēng)取拿到亞洲第一個(gè)火星探測(cè)器的榮譽(yù)。

與之相比，太陽(yáng)神太陽(yáng)探測(cè)器缺乏宣傳噱頭，在印度空間研究組織年度預(yù)算節(jié)節(jié)高的時(shí)代，反而因?yàn)轫?xiàng)目預(yù)算不足而多次推遲，實(shí)在令人扼腕嘆息。

2016～2017財(cái)年，印度空間研究組織終于為太陽(yáng)神探測(cè)器分配了300萬(wàn)盧比（不足30萬(wàn)元人民幣）的預(yù)研實(shí)驗(yàn)預(yù)算，雖然經(jīng)費(fèi)撥付姍姍來(lái)遲，但項(xiàng)目終于落到實(shí)處。隨著項(xiàng)目的正式啟動(dòng)和研制經(jīng)費(fèi)的撥付，該任務(wù)有了不小的變化，它改為發(fā)射到日地拉格朗日點(diǎn)L1，項(xiàng)目也更名為太陽(yáng)神-L1。截至2019年7月，太陽(yáng)神-L1項(xiàng)目累計(jì)分配到37.853億盧比的經(jīng)費(fèi)，折合人民幣約3.3億元，這些預(yù)算保證了探測(cè)器后續(xù)的研制工作。即使再加上PSLV火箭的發(fā)射經(jīng)費(fèi)，對(duì)比歐美日的深空探測(cè)項(xiàng)目，印度太陽(yáng)神-L1太陽(yáng)探測(cè)器項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)也是很少的。

太陽(yáng)探測(cè)有“絕活”

印度的太陽(yáng)神探測(cè)器今非昔比，早已不是當(dāng)初400公斤重的小探測(cè)器。現(xiàn)在的太陽(yáng)神-L1探測(cè)器，采用I-1K衛(wèi)星平臺(tái)，是一個(gè)1480公斤重的探測(cè)器。PSLV-XL火箭無(wú)法將其直接射入轉(zhuǎn)移軌道，火箭發(fā)射器箭分離后，探測(cè)器進(jìn)入環(huán)繞地球的大橢圓軌道，隨后16天里進(jìn)行5次變軌加速，獲得轉(zhuǎn)移進(jìn)入L1暈軌道的速度，之后再飛行約110天，進(jìn)入150萬(wàn)公里外、環(huán)繞日地L1點(diǎn)的暈軌道。探測(cè)器在L1暈軌道上飛行，能最大限度減少消耗燃料維持軌道的需要，同時(shí)持續(xù)穩(wěn)定地開展太陽(yáng)觀測(cè)。此外，這個(gè)位置在地球軌道內(nèi)側(cè)，航天器能在太陽(yáng)高能粒子和磁暴抵達(dá)地球前獲得預(yù)警，是一個(gè)開展太陽(yáng)觀測(cè)研究的“風(fēng)水寶地”。

太陽(yáng)神-L1探測(cè)器一共攜帶了7種開展太陽(yáng)觀測(cè)的有效載荷，都由印度本國(guó)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室研制，其科學(xué)目標(biāo)包括研究日冕加熱和太陽(yáng)風(fēng)加速現(xiàn)象、太陽(yáng)大氣的動(dòng)力學(xué)特性、太陽(yáng)風(fēng)分布和溫度的各向異性，以及日冕物質(zhì)拋射、太陽(yáng)耀斑和近地空間天氣的驅(qū)動(dòng)因素等。

其中，可見(jiàn)光發(fā)射線日冕儀負(fù)責(zé)研究日冕和日冕質(zhì)量拋射的動(dòng)力學(xué)特性；太陽(yáng)紫外線成像望遠(yuǎn)鏡將在近紫外光譜拍攝太陽(yáng)光球和色球?qū)拥挠跋瘢瑴y(cè)量太陽(yáng)輻射的變化；太陽(yáng)低能X射線光譜儀和高能L1軌道X射線光譜儀負(fù)責(zé)測(cè)量X射線范圍內(nèi)的太陽(yáng)耀斑；太陽(yáng)神太陽(yáng)風(fēng)粒子實(shí)驗(yàn)和太陽(yáng)神等離子體分析器負(fù)責(zé)研究太陽(yáng)風(fēng)、高能離子和它們的能量分布；磁強(qiáng)計(jì)用于在日地L1軌道上測(cè)量行星際磁場(chǎng)。

太陽(yáng)神-L1探測(cè)器雖然不大，又是印度太陽(yáng)觀測(cè)的“排頭兵”，但還是力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)一些“絕活”：它是第一個(gè)在近紫外區(qū)域觀測(cè)太陽(yáng)的探測(cè)器，還首次觀測(cè)太陽(yáng)盤（1.05倍太陽(yáng)半徑）附近日冕物質(zhì)拋射，并號(hào)稱能對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的方向和能量各向異性進(jìn)行多向觀測(cè)。總的說(shuō)來(lái)，它雖然是人類太陽(yáng)研究的一小步，卻是印度太陽(yáng)探測(cè)的一大步。

崛起中的印度深空探測(cè)

太陽(yáng)神-L1探測(cè)器已經(jīng)成功發(fā)射，踏上飛向日地L1點(diǎn)的旅途。不久前的8月23日，印度的月船3號(hào)探測(cè)器成功著陸月球南極附近區(qū)域，攜帶的普拉吉安號(hào)月球車在行駛了100多米后，已于9月2日轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。長(zhǎng)期質(zhì)疑聲不斷的印度，在深空探測(cè)領(lǐng)域給人刮目相看的感覺(jué)。

印度深空探測(cè)的成功并非偶然。雖然受限于國(guó)家整體工業(yè)實(shí)力和發(fā)展水平，印度航天的總體水平還不高，但是印度空間發(fā)展組織從篳路藍(lán)縷開創(chuàng)航天事業(yè)開始，扎扎實(shí)實(shí)地開展航天工作，在第三世界國(guó)家中成績(jī)僅次于中國(guó)。

印度還在積極推進(jìn)未來(lái)深空探測(cè)項(xiàng)目，其中的月球探測(cè)計(jì)劃包括印日合作的月球極地探測(cè)任務(wù)。印度正在積極開發(fā)月船4號(hào)探測(cè)器，這是一種發(fā)射質(zhì)量約6噸，攜帶350公斤級(jí)別大型月球車的大型著陸探測(cè)器。相比“月船3號(hào)”打擦邊球的“著陸南極”概念，“月船4號(hào)”將真正著陸在月球南極點(diǎn)附近，通過(guò)著陸器的原位鉆探和大型月球車的漫游巡視，搜尋極區(qū)水冰等資源?！霸麓?號(hào)”將使用日本H-3火箭發(fā)射，月球車也是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)研制。

而印度除了合作還計(jì)劃研制自己的類似項(xiàng)目，使用國(guó)產(chǎn)大型運(yùn)載火箭發(fā)射大型著陸器，運(yùn)送大型月球車開展探測(cè)。印度還計(jì)劃在更遙遠(yuǎn)的未來(lái)，開展月球取樣返回探測(cè)項(xiàng)目，不過(guò)這肯定是2030年以后的事情了。

印度同樣在推進(jìn)火星探測(cè)和金星探測(cè)項(xiàng)目。曼加里安二號(hào)/火星軌道器二號(hào)目前還沒(méi)有正式立項(xiàng)，據(jù)報(bào)道稱，是因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)火星探測(cè)的有效載荷，但外界猜測(cè)更可能是缺乏預(yù)算。早期報(bào)道中曼加里安二號(hào)任務(wù)包括著陸器，甚至有繞落巡一次完成的說(shuō)法，但2021年印度空間研究組織主席接受采訪時(shí)表示，該任務(wù)將僅包括一個(gè)軌道器，但會(huì)使用氣動(dòng)制動(dòng)減速，并攜帶高光譜相機(jī)、雷達(dá)和超高分辨率相機(jī)，對(duì)火星地形地貌和地殼開展觀測(cè)研究。

印度還將深空探測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向金星。據(jù)報(bào)道，印度正在研制金星軌道器，這個(gè)項(xiàng)目可能被命名為“金星船”。這個(gè)2.5噸重的金星探測(cè)器將使用LVM3大型火箭發(fā)射，最終進(jìn)入近金點(diǎn)500公里、遠(yuǎn)金點(diǎn)6萬(wàn)公里的橢圓軌道。它攜帶重100公斤的多種有效載荷，主要用于研究金星大氣層的結(jié)構(gòu)成分和動(dòng)力學(xué)特性，以及金星地表地下的地層學(xué)和再表層化過(guò)程。

為了深入研究金星大氣層，它還將釋放氣球開展探測(cè)工作。如果金星探測(cè)器能在2024年底如期發(fā)射的話，印度有望搶先一步，率先觀測(cè)和研究金星大氣層尤其是甲烷的問(wèn)題，甚至做出獨(dú)到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。（作者：張雪松 圖片來(lái)源：ISRO 把關(guān)專家：中國(guó)航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）