失联的印度探测器在月球表面找到了，不过它还有救吗-李会超
【文/观察者网专栏作者 李会超】
在中国的传统佳节中秋节即将来临之际，印度人望着天空中的一轮圆月，可能高兴不起来了。在历经了长达一个半月的飞行时间后，印度月球探测器“月船2号”的着陆器“维克拉姆”号，于9月7日在距离月球表面两公里的地方与地面失联。就在舆论普遍认为，印度的落月探测美梦已经告吹的时候，印度空间研究机构的负责人又放出消息，说他们已经在月球表面找到了着陆器“维克拉姆”号，并正在努力与之恢复联系。那么，这个已经失联数日的探测器，还有复活的可能吗？
维克拉姆号凶多吉少
印度的月船2号，虽然总重量并不大，却同时设计了轨道器和着陆器。轨道器在环绕月球的轨道上对月球进行遥感探测，而着陆器则试图在月球南极软着陆，在月球表面科考。在着陆器失联后，之前与其正常分离的轨道器还在工作。
据《印度时报》等媒体报道，轨道器上装配有迄今为止在环月轨道上部署的分辨率最高的相机，其对月球表面成像的分辨率可达0.3米。借助这台相机发回的照片，印度空间研究机构已经在月球表面找到了月船二号，并正在试图恢复与它的通信联络。
维克拉姆号失联后，印度总理莫迪在给有关技术人员做思想工作
但事实上，“维克拉姆”号的确切状态，可能很难根据这台相机的成像来判断。这个着陆器的长宽高为2.54 × 2 × 1.2m，按照轨道器的成像分辨率，“维克拉姆”号在图像中仅能通过不到100个像素来呈现。目前，一般手机拍摄的照片，像素数可达一千万甚至更高。而区区100个像素，大概只能勉强看出“维克拉姆”号并没有散架，无法透漏出关于结构损坏情况的信息。同时，如果要试图与着陆器建立联系，至少要求着陆器的天线要朝向地球或者轨道器，但这个信息也未必能通过有限的图像信息获取。
维克拉姆号在月球表面工作的设计效果图
一位不愿意透漏姓名的印度空间研究组织官员告诉《印度时报》，他们认为“维克拉姆”号失联后，在月球表面实施的是重着陆，目前呈现倾斜的状态。用更加通俗的话讲，就是摔在了月球表面，还摔伤了自己的“腿”——着陆缓冲机构。也就是说，维克拉姆虽然没摔散架，但是已经摔出了内伤。同时，“维克拉姆”号的设计寿命仅有一个月球日，没有为寒冷的月夜设计热控系统。即便现在维克拉姆号也许尚有一口气，也很难熬过在不到两周后就会到来的月夜。
总之，承载着印度人空间大国之梦的维克拉玛号，大抵是凶多吉少了。
着陆飞行阶段风险最大
在着陆月球阶段功败垂成的不只印度一家。今年4月，以色列的Beresheet探测器也在着陆月球的过程中，因发动机罢工而坠毁。对于软着陆月球的探测来说，风险和复杂程度最大的，就是探测器在从环月轨道上减速下降，最终以较小的速度在月球表面软着陆的这个阶段。
着陆月球的探测器一般要首先进入环月轨道飞行，而要维持轨道则需要相应的速度。在着陆前，探测器必须实施减速才能为着陆做好准备。由于月球没有大气，着陆过程必须完全依靠探测器本身的发动机输出的动力。以嫦娥三号的工作过程为例，飞船从环月轨道进入转移轨道后，在距离月面约15公里的地方开始减速，通过快速衔接段，从飞行状态过渡到准备着陆的状态后，一边继续接近着陆区，一边检查着陆区的情况，避开存在大量障碍物的地方。在距离月面100米时，使用发动机动力悬停，确定安全着陆点。之后，在最终的下降过程中精准避开岩石等各类障碍，以垂直的姿态降低到距离月球表面2米的地方并关闭发动机，最终以自由落体状态着陆。
嫦娥三号在月球表面的着陆过程示意图
这个复杂过程的难度是多方面的。首先，要对飞行轨道和降落轨迹要进行反复的设计计算，不断对轨道进行优化，力争在消耗尽量少的燃料的情况下，又好又快地完成着陆工作。同时，对于探测器的发动机，不但要求它力气足够大，输出够用的动力，还要求它具备灵巧的特性，能够按照各个飞行阶段的要求变换发动机推力的输出。最后，由于地月之间信号传输和控制指令执行的时间延迟，而探测器又处在状态快速变化的过程中，飞船需要具备自主发现、确定月面危险障碍位置的功能。
印度此次飞行对标的，是中国的嫦娥三号和嫦娥四号探测器。在嫦娥三号完成月面软着陆、嫦娥四号实现人类历史上首次在月球背面着陆后，眼红的印度人也希望创造一个世界第一，即第一艘在月球南极软着陆的人类航天器。然而，印度这个探测器似乎是能凑合就凑合，单台发动机推力不够，他们就安了四台，用开几台关几台的方式控制推力变化，而没有像中国一样在突破了诸多技术难题后，研发了推力连续可变的高比冲高控制精度发动机。
对于月面避障的工作，印度学者的相关论文里仅仅提到了依靠相机的成像，而究竟如何识别障碍，识别后如何控制探测器规划路线自动规避障碍，则只字未提。要知道，这是关乎着陆安全的重大问题。
上世纪五六十年代，美国和苏联实施无人着陆探月的时候，只能大致选定一片平摊的区域作为着陆区，探测器能否真的落到没有岩石或起伏地形的安全区域，要靠它自己的运气。这也是早期着陆月球探测失败率比较高的原因。
在阿波罗登月任务中，避开障碍需要靠宇航员通过肉眼观察并手动操控飞船。进入二十一世纪后，美国在实施着陆火星的探测任务时，采用的是使用充气气囊抵挡障碍物危险的方法。嫦娥三号、嫦娥四号自己发现障碍与危险、自己精确确定路线的自主避障措施，则是一个新的创举。
基础不牢 航天大国梦难圆
印度的月船2号发射之后，包括一些国内媒体在内的不少媒体都纷纷用“雄心勃勃”来形容印度的航天计划。的确，无论探月、载人还是行星探测，印度似乎都在积极的参与当中，号称要在某一年实现某个重大目标。然而，印度航天工业的实际水平，却很难支撑印度人内心的雄心。
对于美中俄这三个航天大国来说，无论首次发射人造地球卫星，还是首次将宇航员送上太空，飞船卫星等航天器和发射她们的运载火箭都是自主同步研发，在之后的发展中，火箭的运载能力和航天器的功能也都是同步成长。而在这背后，是整个国家科技工业水平的整体支撑。当然，通过国际合作，彼此取长补短或互相提供便利，也是航天大国在关系较好时的常态，但这种合作的前提是彼此都是段位相当的选手。
反观印度，他们的第一颗卫星在1975年由苏联火箭发射升空，到1980年才搞出来自己的火箭。在之后的发展中，依赖国外火箭成为了印度的常态，美国、俄罗斯、欧洲的火箭都被印度客户光顾过。在2010年之后，号称印度最强（实际上还没有长三乙强）的GSLV火箭上线之后，印度仍然有20%左右的卫星发射需要使用欧洲的阿丽亚娜火箭。
在航天器方面，当看到中国的北斗系统即将建成之际，印度也想搞出自己的卫星定位系统。然而，由于急于求成，印度人绕过了原子钟这一定位卫星核心部件的研制工作，直接从欧洲买来了伽利略系统的同款。从2017年开始，这些原子钟开始集体“爆雷”，使得这个计划仅由八颗卫星组成、仅能为印度次大陆地区提供有限服务的定位系统面临着未卜的前途。
2018年全年航天发射情况统计，中国的一次失败来自于私营航天公司设计制造的朱雀一号发射试验
2018年，中国和美国成功的航天发射次数分别为38次和34次，而印度仅为7次，还不及我国的零头。虽然发射次数不能完全体现一个国家的航天水平，比如我们不能根据发射次数比美国多，就自认为我们的在航天技术水平已经超过美国，但印度如此稀少的航天发射，说明其航天工业的规模与真正的航天大国还有较大的差距。对比发射次数比印度少的日本，已经可以用自己的火箭发射货运飞船这种大型航天器，也是目前的印度难以企及的。
据统计，印度航天的从业人员大概在2万人左右，主要依赖美欧培养。而美中俄这样的航天大国从业人员规模基本保持在20～30万人上下，已经建立了完备的自主人才培养体系，还具备加州理工、哈工大、莫斯科航空航天这种航天背景极强的工科高校，能够源源不断向航天部门输送新鲜血液，令印度望尘莫及。
从倒在船坞里的护卫舰，到在码头里击沉自己的潜艇，再到没有安装任何上层建筑就被迫下水以腾空船台的半吊子航空母舰，在印度的其他领域，也不难看到像摔在月球上的维克拉姆号一样，开头轰轰烈烈、结局虎头蛇尾的大工程。弯道超车式的跨越式发展，看来并不是每个国家都想搞就真的能搞成。
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