時速22公里撞月？美國登月探測器，暴露設(shè)計缺陷，至少弄斷兩條腿

自上世紀(jì)阿波羅十七號任務(wù)后，時隔五十多年，美國航天器終于再一次軟著陸于月球表面，本月23日，承接NASA商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計劃CLSP-2任務(wù)的直覺機(jī)器公司進(jìn)行了一次登月嘗試，該公司研制的新星-C著陸器在月球南極區(qū)域的 Malapert A 隕石坑附近著陸，但這并不是一次理想的軟著陸。

NASA的LRO月球勘測軌道飛行器拍攝著陸月球南極的“新星-C著陸器”

新星-C著陸器與火箭“器箭分離”實(shí)拍畫面

新星-C著陸器自地球出發(fā)就一直問題不斷，與火箭分離后就遭遇了星敏感器指向問題，著陸器姿態(tài)開始異常，產(chǎn)生了每秒0.15度的自旋，最終是通過地面上傳補(bǔ)丁指令后，才重新建立正確姿態(tài)。

新星-C著陸器在地月轉(zhuǎn)移軌道上回眸地球

到達(dá)月球時又有了入軌偏差問題，新星-C著陸器的預(yù)定繞月軌道高度是近月點(diǎn)100公里，結(jié)果經(jīng)過點(diǎn)火制動進(jìn)入的繞月軌道高度卻是92公里，偏差較大。

進(jìn)入繞月軌道后的新星-C著陸器自拍

這還沒有完，新星-C著陸器進(jìn)入登月行程后又暴露了“人禍”，激光測距敏感器在發(fā)射前工作人員忘了解鎖硬件保險，導(dǎo)致無法使用，探測器自主登月最關(guān)鍵的就是準(zhǔn)確感知自身的速度以及與月面之間的距離，沒有這些數(shù)據(jù)就等于探測器沒有了“眼睛”。

在遭遇激光測距敏感器問題后，新星-C著陸器不得不使用備份敏感器，這就是NASA蘭利研究中心提供的激光雷達(dá)，它可以為著陸器提供距離與速度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度原本是有保障的，但是，臨時上馬的激光雷達(dá)在15公里高度以下測得的數(shù)據(jù)無法被計算機(jī)實(shí)時處理，這就等于激光雷達(dá)也廢了……

NASA為新星-C著陸器提供的“激光雷達(dá)”

怎么辦？新星-C著陸器此刻只能用地形導(dǎo)航相機(jī)獲取速度與距離數(shù)據(jù)，但它的數(shù)據(jù)精度很差，即便可以疊加慣性導(dǎo)航修正，慣導(dǎo)數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，它需要更精確的測距測速敏感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，結(jié)果原本需要修正的原始數(shù)據(jù)，此刻要幫著同樣數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的地形導(dǎo)航相機(jī)，結(jié)果可想而知。

最終，著陸器都快接近月面了，而它還自以為高懸在距離月面100米的空中，雖然此時液氧甲烷主發(fā)動機(jī)也開始了節(jié)流減速操作，但在無法準(zhǔn)確感知下降狀態(tài)的情況下，這些都是徒勞的。

于是新星-C著陸器就以6米/秒的垂直速度、2米/秒的水平速度接地了，大大超出了設(shè)計值。這幾乎就是以22公里的時速撞月，但畢竟著陸腿還是吸收了一定的著陸沖擊能量，姑且算是軟著陸吧。

新星-C著陸器在距月面約30米高度時拍攝

結(jié)果就是側(cè)翻于月球表面。

與新星-C犯了類似但相反錯誤的還有日本ispace公司的白兔-R著陸器，后者在月面上方5公里處就以為自己快要落月了，結(jié)果發(fā)動機(jī)持續(xù)噴射，最終燃料耗盡撞月，這也是一個人禍，因?yàn)橹懫饔嬎銠C(jī)存儲的月面地形數(shù)據(jù)有誤。

新星-C著陸器接觸月面時的成像畫面

另外，新星-C著陸器直至接觸月面，發(fā)動機(jī)還在持續(xù)噴射，這又說明其發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)程序設(shè)計有缺陷，不像我們的嫦娥系列著陸器配置有伽馬關(guān)機(jī)敏感器，只要距離月面3米左右高度就會觸發(fā)關(guān)機(jī)指令。

中國嫦娥四號登月著陸畫面

新星-C在側(cè)翻的過程中把著陸腿弄折了，起初地面團(tuán)隊(duì)以為只斷了一條腿，但隨著圖像數(shù)據(jù)的回傳，就有圖有真相了，證實(shí)是至少斷了兩條腿，雖然新星-C著陸腿很多，有6條，但都無法抗拒最終側(cè)翻的命運(yùn)。

新星-C著陸器登月前后對比，可以看到至少兩條腿損毀。

在沒有圖像信息時，地面團(tuán)隊(duì)通過側(cè)翻30度的數(shù)據(jù)推測，新星-C著陸器的頭部可能是墊在了一塊巖石上，有圖有真相后才知道，只側(cè)翻30度不是因?yàn)槭^，而是因?yàn)樗稍诹艘粋€撞擊坑的斜坡上。

由于新星-C以非正常姿態(tài)著陸，導(dǎo)致能接收到光照的太陽能電池面積有限，發(fā)電量趕不上消耗量，就目前的狀態(tài)看，這臺著陸器的剩余壽命會以小時為單位計算，也就是時日無多。

雖然是非正常姿態(tài)著陸，但著陸后還能通信，還能回傳圖像數(shù)據(jù)，這就表明這仍然是軟著陸。

新星-C一路走來遭遇的許多問題可以說都是人禍導(dǎo)致，比如激光測距敏感器保險沒解鎖，體現(xiàn)的工程管理問題，還有備份的激光雷達(dá)與計算機(jī)之間的交互設(shè)計缺陷，體現(xiàn)的則是系統(tǒng)級試驗(yàn)工作不到位。

新星-C著陸器從地球出發(fā)前的實(shí)拍照

出于節(jié)省開支的目的，NASA發(fā)起了服務(wù)于“阿爾忒彌斯載人登月計劃”的“商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計劃”，開支真的能節(jié)省嗎？

此次的新星-C登月任務(wù)就“商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計劃”框架內(nèi)的項(xiàng)目，為此NASA向直覺機(jī)器公司支付了1.16億美元，與之對比，看看我們嫦娥四號的投入是多少，時任探月工程副總指揮的吳艷華曾這樣說過，形象地說，可能跟我們修一公里的地鐵也差不多。

1公里地鐵建設(shè)成本即便按照較高的10億人民幣報價，折合美元也就是將近1.4億美元，嫦娥四號雖然是嫦娥三號的備份，然而為了登陸月球背面，任務(wù)還包括鵲橋中繼衛(wèi)星的研制與發(fā)射費(fèi)用，雖然對比新星-C的價格略高，但得到的結(jié)果是完全不同的。

新星-C蹩腳登月時日無多，嫦娥四號穩(wěn)定運(yùn)行五年多，至今仍在運(yùn)行，其中玉兔二號巡視器已經(jīng)成為人類部署月球開展行駛探測時間最長的月球車。

玉兔二號月球車

新星-C有一個很重要的工程目標(biāo)就是基于地形相對導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)100米偏差范圍的定點(diǎn)落月，但最終的結(jié)果卻是降落在預(yù)定著陸點(diǎn)1.5公里范圍內(nèi)，顯然這是公里級偏差，距離其期望的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。

另外NASA為新星-C著陸器提供的用于末端安全著陸任務(wù)的激光雷達(dá)也只具備測距測速功能，主要還是靠光學(xué)相機(jī)避障，而受月面光照反射影響，光學(xué)相機(jī)的可靠性是不足的。與之對比，嫦娥系列著陸器均配置了激光三維成像敏感器，月面障礙識別極其準(zhǔn)確，這就是為什么登月為什么次次成功的一個重要保證。

我國嫦娥系列著陸器的激光三維成像敏感器與激光測距敏感器協(xié)同工作示意圖

在新星-C登月之前一個月，美國還有一個游隼號著陸器，它因?yàn)槿剂闲孤﹩栴}，根本就沒有進(jìn)入繞月軌道，最終再入地球大氣層銷毀。

游隼號與新星-C，一個墜落地球，一個折戟月球，這彷佛有一種穿越的感覺，因?yàn)槿绱烁叩氖「怕室仓挥邪雮€世紀(jì)前人類剛剛開始探索月球那會：

NASA發(fā)起商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計劃，給眾多的商業(yè)航天公司訂單，其實(shí)也是無奈之舉，他們現(xiàn)如今的動員能力已經(jīng)大不如前，又被軍工復(fù)合體裹挾，只能是“蜀中無大將，廖化作先鋒”。